Óriási lépés a korlátlan energia felé: Japán begyújtotta a fúziós reaktorát

A gyakorlati fúziós energia felé vezető hosszú út mérföldkőhöz érkezett a múlt héten, amikor is bekapcsolták a világ legújabb és legnagyobb fúziós reaktorát, adta hírül a science.org.

A japán JT-60SA a szupravezető tekercsekből származó mágneses mezőket használja fel, hogy egy extrém forró ionizált gáz- vagy plazmafelhőt tartson fenn egy fánk alakú vákuumtartályban, abban a reményben, hogy a hidrogénmagokat összeolvasztva energia szabadul fel.

A négy emelet magas gépet úgy tervezték, hogy a 200 millió Celsius-fokra melegített plazmát körülbelül 100 másodpercig tartsa meg, ami sokkal több, mint a korábbi próbálkozások.

A múlt heti eredmény „bizonyítja a világnak, hogy a gép ellátja alapvető funkcióját” – mondta Sam Davis, a Fusion for Energy projektmenedzsere, ami egy EU-szervezet, ami a Japán Nemzeti Kvantumtudományi és Technológiai Intézettel (QST) együttműködve felügyeli a JT-60SA-t és az ahhoz kapcsolódó programokat.

„Újabb 2 évnek kell eltelnie, mire a JT-60SA előállítja az értelmes fizikai kísérletekhez szükséges hosszú élettartamú plazmákat” – mondta Hiroshi Shirai, a QST projekt vezetője.

A JT-60SA az ITER-t is segíti, a Franciaországban épülő legnagyobb nemzetközi fúziós reaktort, amelynek célja annak bemutatása, hogy a fúzió hogyan tud több energiát termelni, mint amennyit előállítanak. Az ITER a JT-60SA által tesztelt technológiákra és üzemeltetési know-how-ra fog támaszkodni.

A 15,5 méter magas JT-60SA nagyjából fele az ITER-ének, és 135 köbméter plazmát tartalmazhat, ami egyhatoda európai rokona térfogatának – ez a mennyiség nagyjából megegyezik egy tipikus vasúti tartálykocsival. A plazma nagyban hasonlít majd az ITER-hez tervezetthez. Lehetővé kell majd tenniük a fizikusok számára, hogy tanulmányozhassák a plazma stabilitását és azt, hogy ez hogyan befolyásolja a fúziós teljesítményt hosszú távon, így a nagyobb erőművek esetében is alkalmazható tanulságokat lehet majd leszűrni – mondta Alberto Loarte, az ITER tudományos részlegének vezetője.

Sok fúziós projekthez hasonlóan a JT-60SA is jelentős késéseket szenvedett el – több mint 15 évre nyúlt az ütemterv. Az eredeti elképzelés szerint a reaktor 2016-ban indult volna, de az újratervezés, a beszerzési problémák és a 2011 márciusi tohokui földrengés miatt minden csúszott. Aztán 2021 márciusában a tesztelés során rövidzárlat lépett fel az egyik szupravezető mágnestekercset árammal ellátó kábelben. Az incidens egy kritikus vezetékcsatlakozás elégtelen szigetelésére volt visszavezethető – a rövidzárlat héliumszivárgást okozott, ami tönkretette volna a hűtőrendszert. A baleset szerencsére akkor történt, amikor minimális áram volt az áramkörben, ha nagyobb lett volna az áramerősség, a tekercs sérülése súlyos lehetett volna – mondja Shirai.

„Szerencsénk volt. A biztonság kedvéért a JT-60SA csapata több mint 100 elektromos csatlakozás szigetelését dolgozta át, a feladat 2,5 évig tartott. A történtek arra késztették az ITER mérnökeit, hogy elvégezzék a tekercseik alaposabb tesztelését.”

A JT-60SA csak hidrogént és annak deutérium nevű izotópját használja kísérletei során, tríciumot nem – ez a hidrogén harmadik formája, amely drága, ritka és radioaktív. Ugyanakkor a tríciumot tartják a leghatékonyabb energiatermelési lehetőségnek, ezért az ITER azt tervezi, hogy 2035-ben megkezdi a deutérium-trícium üzemanyag használatát.

2050-re Japán a DEMO-t, egy javasolt demonstrációs erőművet is reméli felépíteni, amely ugródeszkát jelentene a JT-60SA és az ITER kutatásától a kereskedelmi fúziós energia felé. Shirai azt mondja, jól ismeri a fúziós energia alternatív megközelítései közötti versenyt, amelyet a területre beáramló magánpénz táplál. A verseny mellett egyúttal együttműködési lehetőségek is nyílnak az új ötletekkel rendelkezõk között.

„Nagyon jó dolog, hogy sok ember érkezik erre a területre” – mondta Shirai.

A hatalmas eseményben magyar kutatók is jelentős szerepet vállaltak. A Fúziós Plazmafizikai Laboratórium komoly erőfeszítések mellett jelenleg is a helyszínen van, hogy a reaktor optikai megfigyelőrendszerét élesítsék. Fontos kiemelni olyan személyeket, mint Zoletnik Sándor főmunkatárs, a laboratórium vezetője vagy Walcz Erik fejlesztőmérnök, laboratórium vezető helyettes.

Ez is érdekes lehet:

• Hogyan növeli a betonkeverékhez adott fiber szál az épületek szilárdságát és tartósságát
• Nem hiszi el, hogy milyen találmányok születtek puszta véletlenből