A fúziós reakciókból származó hő és energia előállításához gondosan manipulálni kell a plazmát, az anyag elektromosan töltött negyedik állapotát, amely a látható világegyetem 99%-át alkotja – írja a Recharge.
Az Egyesült Államok Energiaügyi Minisztériumának (DOE) Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL) tudósai most azt állítják, befejezték egy új plazmamérő műszer megépítését, amely segíthet a fúzióban rejlő, az energetikai átmenetet átalakító lehetőségek kiaknázásában.
A fúzió ugyanazt a folyamatot használja, amely a csillagok fényét és hőjét termeli, hidrogént és más könnyű elemeket olvasztva hatalmas mennyiségű energiát szabadít fel, amelyet az ágazat úttörői korlátlan, szén-dioxid-mentes villamos energia előállítására szeretnének felhasználni.
Az ALPACA néven ismert új eszköz a PPPL szerint olyan, mint egy lyukkamera. (Fotó: PPPL)
Az ALPACA néven ismert új eszköz a PPPL szerint „olyan, mint egy lyukkamera”. Az ALPACA-t arra használták, hogy megfigyeljék a DIII-D tokamak reaktorban a plazmát körülvevő semleges atomok halója által kibocsátott fényt. A DIII-D reaktort az amerikai General Atomics energetikai és védelmi cég üzemelteti a DOE számára San Diegóban.
A tokamak-reaktorok fánk alakúak, és hatalmas mágneseket használnak, amelyek segítségével a Nap felszínénél forróbb plazmát tartanak vissza. A tokamakok a sztellarátorokkal együtt a két főáramú fúziós megközelítés egyike, amelyek az elmúlt évtizedekben a fúziós kutatások többségének középpontjában álltak.
A PPPL szerint a tokamakokban kibocsátott fény tanulmányozásával a tudósok „információt nyerhetnek a semleges atomok sűrűségéről, ami segíthet a plazma forró állapotban tartásában és a fúziós reakciók által termelt energia mennyiségének növelésében”.
Az ALPACA segít a tudósoknak a tüzelőanyag-felvétel néven ismert folyamat tanulmányozásában. E folyamat során a plazma körül különböző sűrűségű semleges atomok felhői elektronokra és ionokra bomlanak szét, és belépnek a plazmába.
„Azért érdekel bennünket a tüzelőanyag-ellátás, mert a semleges atomsűrűség növelheti a plazmarészecskék sűrűségét, a plazmasűrűség pedig befolyásolja a fúziós reakciók számát. Ha növelni tudjuk a plazma sűrűségét, akkor több fúziós reakciót tudunk végrehajtani, ami több fúziós energiát termel. Pontosan ez az, amit a jövőbeli fúziós erőművekben szeretnénk elérni” – mondta Horváth László, a PPPL magyar fizikusa, aki segített az ALPACA tervezésében és telepítésében.
A kb. 60 centiméter hosszú ALPACA készülék olyan plazmafényt gyűjt össze, amely egy különleges tulajdonsággal, az úgynevezett Lyman-alfa hullámhosszal rendelkezik – állítja a PPPL. Ebből a kutatók a fény erősségének mérésével ki tudják számítani a semleges atomok sűrűségét.
Korábban a PPPL szerint a tudósok más műszerek által végzett mérésekből következtettek a sűrűségre, de az adatokat nehéz volt értelmezni.
„Amikor olyan gépeken végzünk kísérleteket, mint a DIII-D, meg kell értenünk, mi történik az eszköz belsejében, különösen, ha növelni akarjuk a teljesítményét” – mondta Horváth. „De mivel a plazma 100 millió Celsius-fokos, nem használhatunk csak egy sütőhőmérőt. Az ilyen eszközök egyszerűen elolvadnának. A diagnosztika ismereteket ad nekünk arról, ami egyébként egy fekete folt lenne.”
Kiemelt kép forrása: Canva
S.Rita
