A General Fusion egyike azoknak a cégeknek, amelyek évek óta dolgoznak a saját fúziós megoldásaikon, hogy be tudjanak törni egy olyan piacra, amely tulajdonképpen még meg sem született: a fúziós reaktorok ugyanis évtizedek óta tervezés alatt állnak és néhány helyszínen már lassan készülnek is, de hosszadalmas folyamat lesz, hogy valódi áramtermelésre alkalmassá váljanak.

Ellesni a Napban is működő folyamatokat, "lehozni a Napot az égről" és megépíteni itt a Földön, hogy tiszta energiát generáljon, ez a célja a fúziós erőműveknek, de ahhoz, hogy energia keletkezzen rendkívül magas hőmérsékletet és nyomást kell biztosítani a reaktor belsejében. A megfelelő körülmények létrehozása az egyik fontos lépés, a hélium alkotására alkalmas üzemanyag a másik sarkalatos pont. Míg a Napban proton-proton és szén-nitrogén-oxigén ciklusok során egyesülnek a hidrogének atommagjai héliumatommá, addig a reaktorokban erre a célra deutérium és trícium keverékét használják fel. Ahogy az ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor, Nemzetközi Kísérleti Termonukleáris Reaktor) leírásában is szerepel, a deutérium egy desztillációval könnyedén előállítható hidrogénizotóp, amely lényegében kifogyhatatlan, mindenütt jelenlévő alapanyag, egy köbméter tengervíz például 33 grammot tartalmaz belőle.

A trícium beszerzése már problémásabb, a természetben nagyon kis mértékben fordul csak elő, de a tokamakban létrejöhet a reakció közben, ha a falakat lítiumból készült vagy lítiumot tartalmazó köpennyel vonják be és a folyamat közben elszabaduló neutronok egyesülnek vele. A deutérium és trícium fuzionálása során az összeolvadó hidrogénatommagokból héliumatommag lesz, amit a mágneses mező a tokamak közepén tart, emellett pedig neutronok is születnek, amelyek nekicsapódnak a falaknak. A folyamatos trícium generálás gazdaságos megoldása az üzemanyag utánpótlásának, amelyből egyébként csak egy nagyon kis mennyiségre, becslések szerint évente mindössze 250 kilogrammra lesz szükség a jövőben a reaktor működtetéséhez. Ugyan az ITER leírása szerint ez lesz az első olyan erőmű típus, amely a trícium önfenntartó előállítására alapoz majd, de valójában más cégek is dolgoznak a technológián, köztük a General Fusion is.

A GF tokamakjában mágneses célzott fúzióval (magnetized target fusion) hozzák létre a plazmát, ami egy egyedi, bár nem csak a General Fusion által használt módszer, melynek a cég évek óta tökéletesíti a technológiáját. A lényege, hogy a belső kamra állandó forgásban van, a befecskendezett alacsony sűrűségű plazma pedig gyűrű alakba rendeződik, és mozgása során mágneses mezőt generál. A tokamak falai folyékony fémmel és lítiummal vannak bevonva, amely folytonos örvénylése közben elnyeli a neutronokat, ezzel egyrészt védi a falat a sérüléstől, másrészt tríciumot állít elő. A plazma megfelelő összepréseléséhez szükséges nyomást gőzzel hajtott dugattyúkkal oldják meg, melyek kívülről, meghatározott ütemben ütik a reaktor falait, lökéshullámokat küldve a tokamak belsejének irányába, míg a plazma eléri azt a nyomást és hőmérsékletet, ami a fúzió beindításához kell. A generált hőt a folyékony fém elnyeli és felhasználható a dugattyúkat működtető gőz, illetve áram előállítására.

Ezzel a cég megkerülhetővé teszi azoknak a hatalmas mágneseknek a használatát, amelyeket többek között az ITER-ben is alkalmazni fognak és amelyek gyártása meglehetősen költséges folyamat. Az ITER központi mágnese, a Central Solenoid 18 méter magas és 4,2 méter széles lesz összeszerelés után és 13 Tesla erősségű mágneses mezőt generál majd. A hat modulból álló egység első darabját hamarosan Houstonba szállítja a General Atomics, onnan pedig Franciaországba hajózik, hogy határidőre megépülhessen a reaktor, melynek jelenleg nagyjából 75%-a készült el.

A General Fusion Culhamban felépülő kísérleti tokamakjához a brit kormány biztosítja a finanszírozást, de a 2025-re ígért erőmű még csak prototípus lesz, amelyben a plazmagyűrűs-dugattyús technológiát tesztelik. A kezdeti cél, hogy elérjék a 150 millió fokos hőmérsékletet, ami bizonyíthatja, hogy a jövőben a teljes méretű, végleges erőműben is megfelelő körülményeket tudnak majd teremteni a fúziós reakciók beindításához. Ha a kísérlet sikerrel jár, a valódi reaktor építése is megkezdődhet valamikor az évtized végén.

(Forrás: Sciencemag, Fotó: General Fusion)

További cikkek a témában:

Már 2030-ra megérkezhet az első kereskedelmi fúziós reaktor - állítja egy kaliforniai cég A TAE Technologies bejelentése meglehetősen ambiciózus, de bíznak a saját technológiájukban.
Nem volt ilyen meleg a Földön, de a Napban sem – rekordot állított fel a kínai tokamak Fontos mérföldkövet ért el a kínai kísérleti tokamak, az EAST.
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.