Mini-csillag születik a Földön: négy év múlva üzembe helyezik az első gazdaságosan működő fúziós reaktort

2021 / 03 / 04 / Bobák Zsófia
Mini-csillag születik a Földön: négy év múlva üzembe helyezik az első gazdaságosan működő fúziós reaktort
Miközben a világ szeme az ITER-en van, csendben épülnek a sokkal kisebb tokamakok is, a SPARC lehet az első, amely tényleg képes több energiát termelni, mint amennyit igényel a működése.

Mióta 1985-ben a szuperhatalmak genfi csúcstalálkozóján Ronald Reagan és Mihail Gorbacsov először felvetette egy közös, nemzetközi kollaborációban felépített fúziós reaktor ötletét, az ITER rengeteg figyelmet kapott a világ minden táján és az eltelt évek alatt a projektben résztvevő nemzetek száma harmincötre emelkedett, igaz, a munka fő részét és a költségek jelentős hányadát hét tag (az Európai Unió, az Egyesült Államok, Japán, Kína, India, Dél-Korea és Oroszország) viseli. A világ legnagyobb fúziós reaktorának készülő létesítményt jelenleg Franciaországban építik és a tervek szerint 2025 novemberében próbálják ki először az első plazma teszttel, vagyis ekkor gyújták be az első "mini-csillagot" a belsejében.

2025-re ígéri a Massachusetts Institute of Technology-val (MIT) együttműködő Commonwealth Fusion Systems is a saját, az ITER-nél sokkal kisebb reaktoruk, a SPARC indítását Massachusettsben, ami, reményeik szerint az első, valóban többletenergiát termelő, gazdaságos fúziós erőmű lehetne a világon, 50-100 MW energiatermeléssel. Az ITER és alapvetően minden fúziós reaktor működésével kapcsolatban két nagy probléma merül fel: az egyik, hogy a benne uralkodó hatalmas forróság és a kiszabaduló neutronok károsíthatják a tokamak falait, a másik, hogy az elektromos vezetőket nagyon alacsony hőmérsékleten kell tartani a megfelelő működéshez.

Emiatt a tokamak üzemeltetése rendkívüli energiaintenzív folyamat, így egyelőre nem éri meg a használata és nem lehet lecserélni rá a környezetszennyezőbb fosszilis, vagy éppen a veszélyes radioaktív hulladékot termelő nukleáris erőműveket.

Ezért fontos, hogy új anyagokat, az extrém magas hőmérsékletet toleráló, valamint minél jobb vezetőképességgel rendelkező anyagokat fejlesszenek ki a reaktorok számára.

A folyamat a tokamakokon belül így működik: az üzemanyagot, vagyis a deutériumot és tríciumot addig melegítik, amíg plazma nem lesz belőlük. Ekkor az atommagtól elszakadt elektronok lebegnek a berendezés belsejében, és, mivel töltéssel rendelkeznek, kordában lehet őket tartani nagy erejű mágnesek segítségével. Ha a plazma eléri a százmillió Celsius fok körüli hőmérsékletet, a deutérium és trícium elkezd összeolvadni, hélium és neutronok keletkeznek, plusz rengeteg energia, amit fel lehet használni. Azért van rá szükség, hogy ilyen magas fokon, a Nap belső hőjének tízszeresén generálják a plazmát, mert ezekben a földi csillagokban kevésbé sűrűn helyezkednek el a részecskék, mint a Napban.

Az egész folyamat a mágneses mezőn belül játszódik le, de időnként előfordul, hogy egy-egy kiszabaduló neutron nekiütközik a falaknak, kárt téve bennük. Maguk a szupravezető tekercsek, melyek a mágneses teret létrehozzák, nagyon alacsony hőmérsékleten működnek, még az úgynevezett magas hőmérsékletű szupravezető mágnesek esetében is a "magas hőmérséklet" a hidrogén forráspontját, vagyis mínusz 252,9 °C-ot jelenti. Az ITER-ben nióbium ötvözetből készült tekercseket használnak majd, melyet -269 fokra kell hűteni. Méghozzá nagyon sok is kell belőlük, többek között ezért is lesz a készülő reaktor olyan nagy: egy mágnes akár huszonnégy méteres is lehet.

A kis fúziós reaktort építő Commonwealth viszont egy újfajta anyaggal, a ritkaföld-fémeket ötvöző, ritkaföld bárium réz-oxid (ReBCo) alapú mágnes szalaggal dolgozik (egy másik cég, a Tokamak Energy is ezt alkalmazza, ők 2027-re tervezik elindítani az első reaktorukat). Ez -263.15 Celsius fokon működik, de már ez is nagy előrelépés a hűtési költségek tekintetében.

A cég szerint ezzel 20 teslát tudnak majd létrehozni, ami másfélszerese az ITER teljesítményének (a tesla a mágneses mező fluxussűrűségét vagy indukcióját jelenti).

Ahhoz, hogy bizonyítsák, hogy valóban létre tudják hozni ezt az erősségű mágneses mezőt, előbb tesztekre van szükség, amihez már elkezdték előállítani azt a két és fél méter magas mágnest, ami nagyjából olyan méretű, csak egy kicsivel kisebb, mint amit majd a SPARC végleges változatában fognak használni. Maga a fúziós reaktor negyed akkora lesz, mint az ITER, és az első indítását 2025-re tervezik. Ha a SPARC-nak sikerül is beváltani a hozzá fűzött reményeket, egyelőre annak bizonyítását fogja szolgálni, hogy a kompaktabb, olcsóbb tokamakok is működőképesek lehetnek, de ahhoz, hogy költséghatékony lehessen a működése, a befektetett energiának tízszeresét kellene megtermelnie a jövőben.

(Fotó: ITER Organization, Flickr/jurvetson)

További cikkek a témában:

Magyarországon tesztelik a világ első fúziós reaktorának az egyik legfontosabb biztonsági technológiáját A hazai Energiatudományi Kutatóközpontban tesztelik a berendezést, melynek feladata, hogy adott esetben gyorsan leállítsa a fúziós reakciót.
Húsz másodpercen keresztül a Napnál is forróbb volt a koreai fúziós reaktor Ez új világrekordot jelent a fúziós reaktorok között.
Begyulladt az első plazma az angliai MAST tokamakban A Culham Tudományos Központban található az Egyesült Királyság Atomenergia Hivatalának (UKAEA) Mega Amp Spherical Tokamak nevű fúziós reaktora, röviden a MAST Upgrade tokamak. A reaktor “első plazmát” jelentett, ami azt jelenti, hogy minden lényeges alkatrész sikeresen és egyszerre működött együtt.


Ismerd meg a ROADSTER magazint!
AUTÓK - DESIGN - GASZTRO - KULT - UTAZÁS - TECH // Ha szereted a minőséget az életed minden területén, páratlan élmény lesz!
Autót vennél mostanában? Nézz bele a PLAYER AUTÓTESZT ROVATÁBA!
Minden friss és izgalmas autót kipróbálunk, amit csak tudunk, legyen az dízel vagy elektromos, olcsó vagy luxus, kétszemélyes vagy kisbusz!
Megfizethető árú csúcskategóriás telefont mutatott be a Xiaomi
Megfizethető árú csúcskategóriás telefont mutatott be a Xiaomi
A Xiaomi 13T Pro 144Hz-es képfrissítésű OLED kijelzővel, 120 wattos gyorstöltéssel és 350 ezer forint alatti árcédulával igyekszik magához édesgetni azokat, akiknek nem opció, hogy félmillió forintot fizessenek ki egy olyan telefonért, amiben minden megtalálható, amit egy mai csúcskészüléktől elvárhatnánk.
Irán a mesterséges intelligenciát használná az iszlám vallásjogi döntésekhez
Irán a mesterséges intelligenciát használná az iszlám vallásjogi döntésekhez
Eddig átlagosan 50 nap volt egy fatva megalkotása, olykor több év, de az MI segítségével akár már öt óra alatt elkészülhet egy törvény.
HELLO, EZ ITT A
RAKÉTA
Kövess minket a Facebookon!
A jövő legizgalmasabb cikkeit találod nálunk!
Hírlevél feliratkozás

Ne maradj le a jövőről! Iratkozz fel a hírlevelünkre, és minden héten elküldjük neked a legfrissebb és legérdekesebb híreket a technológia és a tudomány világából.



This site is protected by reCAPTCHA and the Google Privacy Policy and Terms of Service apply.