A sűrűbb és jobban behatárolt plazma előállítása kulcsfontosságú a fúziós energia kereskedelmi méretekben történő megvalósításához – írja a Recharge. A tokamak-reaktorokat – a fúziós energia fejlesztésére használt két fő technológia egyikét – használó tudósok azonban mindeddig nem tudtak szupersűrű plazmát létrehozni, miközben azt az úgynevezett magas bezártsági módban tartották.
Az úgynevezett Greenwald-korlátba ütköztek. Ez az a pont, amelynél elméletileg nem lehet a plazma sűrűségét úgy növelni, hogy az ne szökjön ki a mágnesekből – ami komoly károkat okozhat magában a tokamakban.
Az amerikai General Atomics energetikai és védelmi cég kutatói a Nature folyóiratban megjelent tanulmányukban azt állítják, hogy egy kis tokamakreaktorban áttörték ezt a határt.
A tokamak-reaktorok fánk alakúak, és hatalmas mágneseket használnak, amelyek a Nap felszínénél forróbb plazmát tartanak vissza.
A fúziós energiát – ugyanazt a folyamatot, amely a csillagokból fényt és hőt termel – igyekeznek hasznosítani a korlátlan, szén-dioxid-mentes villamosenergia-termelés érdekében. A fúziót néha az energetikai átmenet „Szent Gráljaként” emlegetik. A kutatók szerint ahhoz, hogy gazdaságilag életképes legyen, a legtöbb tokamak-konstrukcióhoz a Greenwald-határ feletti plazmasűrűség elérésére van szükség, miközben a tipikus nagy bezártságú üzemmódnál jobb bezártságot kell elérni.
A Greenwald-határ átlépésére tett korábbi kísérletek szerintük „a bezártság minőségének erős csökkenését vagy akár a plazmaenergia hirtelen, teljes elvesztését” okozták. A határérték túllépésére tett kísérletek másik kihívása, hogy a plazmában fellépő „instabilitások” „súlyosan károsíthatják” magának a reaktornak az alkatrészeit.
A határérték átlépése a zárt plazma fenntartása mellett ezért nagy kihívást jelentett a mágneses zárlatos fúzióval foglalkozó közösség számára.
Most a kutatók, akik a General Atomics San Diegó-i létesítményében dolgoznak az amerikai energiaügyi minisztérium számára, azt állítják, hogy sikerült stabil plazmát létrehozniuk, amely nagyjából 20%-kal sűrűbb a Greenwald-határértéknél, és az energiakoncentráció minősége körülbelül 50%-kal jobb, mint a standard nagykoncentrációjú üzemmódban.
A korábban ismeretlen rendszerbe való belépés elérése a kutatók szerint segíthet a világ számos fúziós reaktorkonstrukciójának kritikus követelményeinek támogatásában, és megnyitja a gazdaságilag vonzó fúziós energia előállításának működési pontjához vezető lehetséges utat.
A General Atomics egyik kutatója, Siye Ding a Recharge-nak elmondta, hogy csapata segített megmutatni a nagy sűrűség és a nagy zártság közötti egyedülálló szinergiát, valamint az e szinergia eléréséhez szükséges feltételeket.
Az eredmények ezért szerinte olyan kísérleti bizonyítékokat szolgáltatnak, és olyan fizikai ismeretekkel szolgálnak, amelyek elengedhetetlenek a legkompaktabb fúziós erőművek tervezéséhez. Kiemelt kép forrása: General Atomic „A kísérletek potenciális megoldásokat is nyújtottak arra a kihívásra, amellyel a tokamak-reaktorok szembesülnek, hogy a fúziós plazma peremét elég hűvösen tartsák ahhoz, hogy ne károsítsa a tokamak falát, miközben a plazma magját elég forrón tartják ahhoz, hogy a reaktorban elegendő fúziós energiát termeljenek” – mondta.
Devenyi Dalma
