Úton a korlátlan energia felé: rekordok a fúziós energiatermelésben

2024 / 02 / 10 / Felkai Ádám
Úton a korlátlan energia felé: rekordok a fúziós energiatermelésben
Az Egyesült Királyságban a Joint European Torus (JET) létesítmény új fúziós energiakibocsátási rekordot ért el: 69,26 megajoule hőt termelt 0,21 milligramm tüzelőanyagból. Közben az amerikai US National Ignition Facility a befektetett energia majdnem kétszeresét állította elő.

Az angliai Oxfordshire-ben található Joint European Torus (JET) létesítmény a közelmúltban új világrekordot állított fel a fúziós energia kibocsátása terén. A szétszerelése előtti utolsó tesztjei során a JET mindössze 0,21 milligramm fúziós tüzelőanyag felhasználásával 69,26 megajoule hőt termelt, ami minden korábbi fúziós energiatermelési kísérletet felülmúl, jóllehet nettó energianyereségre ez esetben nem került sor. A most nyert energia 2 kilogramm szén elégetése során felszabaduló energiához mérhető – írja a LiveScience.

1983-as megalakulása óta a JET a fúziós kutatás élvonalába tartozik. Jellegzetes tokamak kialakítása – tehát egy fánk alakú kamra lehetővé tette a tudósok számára, hogy a hidrogénizotópokat plazmaállapotba hevítsék és felgyorsítsák őket, ami megkönnyíti a magfúziót. A folyamat során a könnyű atommagok egyesülnek egy nehezebb atommaggá, ami a Napban zajló folyamatokhoz hasonló (innen a fúzió kifejezés) – a folyamat során pedig hatalmas energia szabadul fel. Az évek során a JET számos mérföldkövet ért el a deutérium és trícium keverék használatával, amely ma a fúziós reakciók standard üzemanyaga.

Fernanda Rimini, a JET tudományos üzemeltetési vezetője kiemelte, hogy a létesítmény képes fúziós plazmát előállítani azzal az üzemanyag-keverékkel, amely idővel valószínűleg a kereskedelmi fúziós reaktorokban is használatos lesz. Sikerei ellenére a JET-et 2023 decemberében leállították a rekorddöntési kísérletet követően. A reaktort most szétszedik, ami várhatóan 2040-ig tart majd, hogy a kutatók értékes adatokat gyűjtsenek és fontos betekintést nyerjenek a plazmadinamikának a reaktor szerkezetére gyakorolt hatásaiba. Ezek az ismeretek fontosak lesznek a biztonságosabb radioaktív hulladékártalmatlanítási módszerek kidolgozásában és a jövőbeni fúziós reaktortervek fejlesztésében.

A JET kísérletei jelentősen befolyásolni fogják a Nemzetközi Termonukleáris Kísérleti Reaktor (ITER) fejlesztését is, ami a JET-nél sokkal nagyobb tokamak, és Franciaországban épül, várhatóan pedig 2025-ben kezdi meg a működést. Erről a kísérleti reaktorról már mi is írtunk többször is:

Újra benézhetünk az épülő Nemzetközi Kísérleti Termonukleáris Reaktor színfalai mögé Az ITER csarnokában hatalmas mágnestekercsek és egyéb berendezések várják, hogy a befejeződjön az építkezés és működésbe lépjen a rendszer, ami bizonyíthatja a fúziós energiatermelés életképességét.

A JET-en kívül másik jelentős előrelépés is történt a fúziós energia kutatása terén, ami Lawrence Livermore Nemzeti Laboratóriumban működő US National Ignition Facility (NIF) újabb fontos eredménye – írja a New Scientist. A NIF 2022-ben történelmi mérföldkövet ért el azáltal, hogy elindítottak egy fúziós reakciót, amely több energiát szabadított fel, mint amennyit a beindításához felhasználtak. Ez volt tehát az első alkalom, hogy az irányított fúziós folyamat nettó energianyereséget ért el – az ezt követő kudarcokat pedig végül további sikeres kísérletek követték – amikről korábban mi is írtunk:

Elérkezett a szinte végtelen fúziós energia új korszaka a forradalmi áttörést követően Tavaly decemberben a Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) a világon elsőként érte el az úgynevezett "begyulladási állapotot", vagyis amikor egy ilyen folyamat több energiát termel, mint amennyire a fúzió beindításához szükség volt. Az eredményt viszont nem sikerült megismételni – legalábbis mostanáig. Mostanra ugyanis háromszor sikerült reprodukálni a forradalmi áttörést.

Most pedig egy tanulmánynak köszönhetően valamennyire az arányokkal is tisztába kerülhetünk: a 2022-es áttörés során a befektetett energia 1,5-szörösét termelték, amit követően egy sikeres kísérletben 2023 szeptember 4-én a befektetett energia közel kétszeresét, a tanulmány szerint 1,9-szeresét sikerült előállítani.

Amíg azonban a JET és az ITER egy tokamak típusú plazmakamra, ahol a fúziós reakciót a hidrogénizotópok nagy hőmérsékletű és nagynyomású plazmájában hozzák létre, addig a NIF a “belövős” vagy “inertial confinement fusion” (ICF) módszert alkalmazza. Itt a fúziót termonukleáris gyorsulás segítségével érik el, vagyis a fúziós üzemanyagot (egy mindössze két milliméteres, deutériumot és tríciumot tartalmazó kapszula) ultragyors lézerimpulzusokkal tömörítik, létrehozva a szükséges hőmérsékletet és nyomást a fúzió elindításához.

Habár a NIF energiahozamai ígéretesek, jelenleg túl alacsonyak a gyakorlati áramtermeléshez, és az energiaszámítás nem veszi figyelembe a lézerenergia előállításához szükséges teljes energiafogyasztást sem, amely jóval meghaladja a teljesítményt.

Raádásul a NIF elsődleges célja sajnos nem a kereskedelmi energetikai megoldások fejlesztése, hanem az Egyesült Államok nukleáris fegyverprogramjának támogatása a neutronbombázás nukleáris bombakomponensekre gyakorolt hatásainak a kutatásával. A kísérlet ezen kettős felhasználása pedig azzal jár, hogy a kutatások egy része továbbra is titkosított marad, és a létesítmény nincs optimalizálva az energiatermelés maximalizálására.

A NIF közölt adatai alapján Aneeqa Khan, a Manchesteri Egyetem (Egyesült Királyság) munkatársa egyetért azzal, hogy a fúziós kutatás terén a közelmúltban elért eredmények pozitívak, de hangsúlyozza, hogy évtizedekbe fog még telni a kereskedelmi erőművek beüzemelése – mint nyilatkozott:

“A fúzió már elkésett azzal, hogy megbirkózzon az éghajlati válsággal. Már most is globális szinten szembesülünk az éghajlatváltozás okozta pusztítással. Rövid távon fel kell használnunk a meglévő alacsony szén-dioxid-kibocsátású technológiákat, például a maghasadást és a megújuló energiaforrásokat, miközben hosszú távon be kell fektetnünk a fúzióba, hogy egy változatos, alacsony szén-dioxid-kibocsátású energiamix részei legyünk. Mindent be kell vetnünk a klímaválsággal szemben.”

(A cikkhez használt kép illusztráció, azon a kínai Experimental Advanced Superconducting Tokamak (EAST) látható)


Itt tart ma a szexipar, nézz körül a Vágyaim.hu-nál, milyenek 2024-ben az okos-szexeszközök!
A Marketplace sem mentes a csalóktól - a megoldás az adásvételi szerződés
A Marketplace sem mentes a csalóktól - a megoldás az adásvételi szerződés
Az internetes kereskedelem széles termékpalettájával és az egyre kedvezőbb ajánlatok térnyerésével egyre csak nő az online vásárlások száma. Ezzel párhuzamosan a vásárlásokat érintő csalások és visszaélések száma is egyre gyakoribbnak bizonyul. A megoldás a megfelelő körültekintés és a tájékozódás. Nagyban növeli a vásárlás biztonságát a piactereken az adásvételi szerződés készítése, amelyet a Szerzivel ma már könnyen és egyszerűen elkészíthet otthonról.
Gombafonalak ölelésében élhetünk az első gombaházban, ami már növekszik Cseh Köztársaság területén
Gombafonalak ölelésében élhetünk az első gombaházban, ami már növekszik Cseh Köztársaság területén
A micéliumból álló házakat első körben glamping kabinoknak szánják turisták számára.
Ezek is érdekelhetnek
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.