Kínai kutatók fontos áttörést értek el a nukleáris fúzió kísérletében. A „mesterséges napként” emlegetett kísérleti reaktorban sikerült átlépni egy régóta ismert technikai korlátot.
A nukleáris fúziót gyakran emlegetik a jövő egyik legígéretesebb energiaforrásaként, mert működése alapjaiban különbözik a ma ismert erőművektől. A folyamat során könnyű atommagok egyesülnek, miközben rendkívül nagy mennyiségű energia szabadul fel.
Ugyanez a reakció zajlik a Nap belsejében is, ezért szokás a fúziót leegyszerűsítve úgy leírni, mint a Nap energiájának földi utánzását.
Ehhez extrém magas hőmérsékletre van szükség, ahol az anyag már plazmaállapotba kerül, és csak bonyolult mágneses rendszerekkel tartható egyben. A fúziós kutatások ezért évtizedek óta a fizika és a mérnöki tudomány egyik legnehezebb területének számítanak.
Elméletben a fúzió tiszta és szinte kimeríthetetlen energiaforrást jelentene: nem bocsát ki szén-dioxidot, nem termel nagy mennyiségű veszélyes radioaktív hulladékot, és az alapanyag gyakorlatilag korlátlanul rendelkezésre áll. A gond csak az, hogy ezt a folyamatot a Földön rendkívül nehéz ellenőrzött körülmények között fenntartani.
Kína „mesterséges Nap” reaktora és az áttörés
Kína egyik legfontosabb kísérleti berendezése ezen a területen az EAST, a Experimental Advanced Superconducting Tokamak. Ez egy úgynevezett tokamak típusú reaktor, amely erős mágneses mezőkkel próbálja egyben tartani az extrém forró plazmát – azt az anyagállapotot, amelyben a fúzió végbemehet.
A Napban magától végbemenő folyamatot próbálják földi körülmények között utánozni, miközben minden apró eltérés azonnal megakaszthatja a működést.
A tokamakok egyik legnagyobb kihívása, hogy a plazma hajlamos instabillá válni, és ekkor a fúziós reakció azonnal leáll. Ezt a problémát sikerült most megoldaniuk a kínai kutatóknak, akik az EAST kísérleti fúziós reaktorban először tudták stabilan átlépni az úgynevezett Greenwald-határt, amely évtizedek óta a fúziós energia egyik legnagyobb akadályának számít.
Ez a határ azt szabja meg, milyen sűrű lehet a plazma egy tokamak-reaktorban: efelett a plazma eddig minden esetben instabillá vált, és a fúziós reakció megszakadt. A mostani kísérlet során azonban a plazma a korábban „tiltott” tartományban is egyben maradt, ami alapvető feltétele annak, hogy a fúzió egyszer valódi energiaforrássá válhasson.
Egy lépés a végtelen energia felé
Bár a nukleáris fúziót gyakran emlegetik a „tiszta energia Szent Gráljaként”, a technológia több mint 70 éve kísérleti fázisban van. A jelenlegi reaktorok még mindig több energiát fogyasztanak, mint amennyit termelnek, így rövid távon nem jelentenek megoldást a klímaválságra.
Ugyanakkor az EAST-hez hasonló eredmények közvetlenül hozzájárulnak a nemzetközi ITER programhoz, amely Franciaországban építi a világ legnagyobb tokamak-reaktorát. Az ITER várhatóan 2039 körül kezdi meg a teljes léptékű fúziós kísérleteket.
Ha ezek sikeresek lesznek, a fúziós erőművek a jövő energiarendszerének alapjai lehetnek. A kínai „mesterséges Nap” mostani eredménye pedig azt mutatja, hogy ez a jövő lassan, de kézzelfoghatóan közeledik.
A kutatók azért még óvatosak, mivel a fúzió jelenleg még több energiát emészt fel, mint amennyit előállít, és a mérnöki kihívások jelentősek. Mégis, az EAST-ben elért eredmények azt sugallják, hogy a technológia nem sokáig marad elmélet. Ha a fejlődés üteme kitart, a fúziós erőművek a század második felében már túllépnek a tudományos kísérleteken, és a globális energiaellátás egyik stabil pillérei válhatnak.
- Einstein tévedett? Két új kvantumkísérlet tehet pontot a fizika egyik legnagyobb vitájának végére
Borítókép: Wikimedia Commons
Forrás: