A kép csak illusztráció (Forrás: Freepik)
Kína EAST nevű nukleáris fúziós reaktora, amelyet gyakran „mesterséges Napként” emlegetnek, történelmi mérföldkőhöz érkezett: a berendezésnek sikerült a plazmát extrém sűrűségen stabilan tartania, túllépve egy régóta ismert fizikai korláton.
A Kínai Tudományos Akadémia szerint ez az eredmény egy új, gyakorlatban is alkalmazható utat nyithat meg a fúziós energia felé, amely elméletileg szinte kimeríthetetlen és tiszta energiaforrást jelentene az emberiség számára, írja a a LIVE SCIENCE.
Az Experimental Advanced Superconducting Tokamak, röviden EAST, olyan plazmát tartott fenn, amely a korábban elérhetetlennek tartott sűrűségi tartományba lépett. A kutatás eredményei a Science Advances folyóiratban jelentek meg január 1-jén. Ping Zhu professzor, a tanulmány egyik vezető szerzője szerint a megfigyelések „gyakorlatias és skálázható irányt mutatnak a tokamak típusú reaktorok sűrűségi korlátainak kitolására”.
A nukleáris fúzió ígérete óriási: olyan energiaforrásról van szó, amely nem jár jelentős radioaktív hulladékkal, és nem termel klímaváltozást gyorsító üvegházhatású gázokat. Ugyanakkor a technológia több mint hetven éve fejlesztés alatt áll, és jelenleg még kísérleti fázisban van, a reaktorok többsége ma több energiát fogyaszt, mint amennyit előállít. Ezért a fúzió rövid távon nem jelent megoldást a klímaválságra, de hosszabb távon alapjaiban alakíthatja át az energiatermelést.
Miért volt áttörés a Greenwald-határ átlépése?
A fúziós reaktorok célja, hogy két könnyű atommagot egyesítsenek egy nehezebbé, hő és nyomás segítségével, hasonlóan ahhoz, ahogyan a Nap működik. Mivel a Földön nem áll rendelkezésre olyan hatalmas gravitációs nyomás, mint a csillagokban, a kutatók rendkívül forró plazmát zárnak mágneses térbe egy fánk alakú kamrában.
Az egyik legnagyobb akadályt eddig az úgynevezett Greenwald-határ jelentette. Ez az a sűrűségi szint, amely felett a plazma instabillá válik, és a fúziós folyamat megszakad. Pedig a nagyobb sűrűség kulcsfontosságú lenne, mert így több részecske ütközhetne egymással, csökkentve a begyújtáshoz szükséges energiát.
Az EAST kutatói a reaktor indításakor két kritikus paramétert szabályoztak: a kezdeti üzemanyag-gáz nyomását, valamint az elektronok mikrohullám-abszorpciójának frekvenciáját. Ezzel sikerült a plazmát stabilan tartani a Greenwald-határ 1,3–1,65-szörösén, jóval a tokamak szokásos működési tartománya felett. A kísérlet során először sikerült elérni az úgynevezett „sűrűségfüggetlen tartományt”, amelyben a plazma a növekvő sűrűség ellenére is stabil maradt.
Bár más reaktorok, például az Egyesült Államokban működő DIII-D tokamak már korábban is átlépték ezt a határt, az EAST eredménye azért különleges, mert egy elméletileg régóta feltételezett állapotot sikerült kísérletileg is igazolni. Ez a plazma és a reaktor falai közötti finom egyensúlyon alapul, amely új tervezési irányokat adhat a jövő fúziós berendezéseinek.
Út az ITER és a jövő erőművei felé
Az EAST-ben és az amerikai kísérletekben elért eredmények közvetlenül befolyásolják a következő generációs reaktorok fejlesztését. Kína és az Egyesült Államok is részt vesz az ITER programban, amely Franciaországban építi a világ legnagyobb tokamakját több tucat ország együttműködésében.
Az ITER célja nem az azonnali energiatermelés, hanem a tartós fúziós reakciók kutatása és a technológia ipari alapjainak megteremtése. A tervek szerint a reaktor 2039-ben kezdheti meg a teljes léptékű kísérleteket. Ha ezek sikerrel járnak, az utat nyithatják meg az első valódi fúziós erőművek előtt.
Bár a „mesterséges Nap” még nem világítja be a városokat, az EAST mostani áttörése egyértelmű jel: az emberiség egyre közelebb kerül ahhoz, hogy a csillagok energiáját a Földön is megszelídítse.
Kapcsolódó anyagok:
Gigantikus, éjjel-nappal működő naperőművet telepítene az űrbe Kína
Űrből gyűjtött napenergia forradalma: 80%-kal kevesebb földi energiára lehet szükség
A nyitókép csak illusztráció, forrás: Image by benzoix on Freepik
TOP 5
