Jelentős áttörés a fúziós energiatermelésben: sikerült biztonságosan megnövelni a plazmasűrűséget

Kísérleti szinten két jelentős akadályt sikerült áttörniük kutatóknak a magfúzió terén, és ha nagyban is tudják reprodukálni eredményeiket, akkor az elvezethet a kereskedelmi felhasználású és hatékony fúziós reaktorokhoz – írja a New Scientist.

A magfúziós reakció optimális energiatermeléséhez szükséges volt a plazmasűrűség megnövelése és a sűrűbb plazma visszatartása. Ezt most egy kísérleti tokamakreaktorban sikerült elérniük a kutatóknak, de még évekre vagyunk attól, hogy egy kereskedelmi reaktor üzemeljen.

A tokamak a fúziós reaktorok legelterjedtebb típusa, amely képes a Nap felszínénél is forróbb plazmát egy elektromágnes által létrehozott mágneses mezőben tárolni.

A tudósok korábban úgy vélték, hogy a plazmasűrűség növelésének vannak korlátai, mivel a Greenwald-határ fölé menve a plazma kiszökhet a mágneses térből, károsítva ezzel a reaktort. Azonban a tokamakreaktorok teljesítménye az üzemanyag sűrűségének négyzetével arányosan nő, így a sűrűségnövelés kulcsfontosságú a teljesítmény szempontjából.

A San Diegóban dolgozó Siye Ding vezette kutatócsoport a DIII-D National Fusion Facility tokamakreaktorát 2,2 másodpercig a Greenwald-határértéket 20 százalékkal meghaladó átlagos sűrűséggel működtette stabilan.

Gianluca Sarri, a Queen's University Belfast kutatója szerint a reaktorok egyre stabilabb működést mutatnak, és következetesen el tudják érni az optimális pontot. Ha a kis méretű reaktor eredményeit nagyobb gépre tudják extrapolálni, akkor jelentős teljesítménynövekedést érhetnek el.

A DIII-D kísérletében a kutatók nem alkalmaztak új megközelítéseket, hanem a már meglévőeket vegyítették jól. A plazma magjában nagyobb sűrűséget alkalmaztak, miközben a tárolókamra széleinél engedték a Greenwald-határérték alá csökkenni a sűrűséget, így elkerülve a plazma kiszabadulását. Emellett deutériumgázt fújtak a plazmába, hogy a reakciókat bizonyos helyeken csillapítsák.

A DIII-D plazmakamra külső sugara 1,6 méter, és még nem tudni, hogy az ITER tokamakreaktor esetében, amelynek sugara 6,2 méter lesz és várhatóan 2025-ben plazmát fog termelni, ugyanez a módszer működni fog-e.

Sarri szerint a kísérleti eredmények jó előjelnek számítanak a fúziós energia jövője szempontjából, és bár a következő lépések drágák lesznek, reméli, hogy a tanulmány segít majd a kutatások összehangolásában világszerte.

Egy újabb lépést tettek a gyakorlatban is működő fúziós erőmű felé, de senki ne számítson arra, hogy a következő öt vagy tíz évben kereskedelmi reaktorral találkozhatunk.

A fúziós energia, amely sokáig csak a sci-fik témájának számított, mára egyszerű műszaki problémává vált, és a szakértők szerint ma már nem az a kérdés, hogy megvalósítható-e, hanem hogy hogyan lesz elég olcsó.