Miközben a világ a szénmentes energiatermelés jobb módjait keresi, a magfúziós reakciók olyan megoldást kínálnak, amely kikapcsolható és igény szerint működtethető – írja az Interesting Engineering. A területen a közelmúltban elért eredmények bebizonyították, hogy lehetséges a magfúzióból energiát nyerni, és több mint 30 ország dolgozik együtt a franciaországi Nemzetközi Termonukleáris Kísérleti Reaktor (ITER) megépítésén.
Az ITER tervezése szintén a tokamak megközelítést alkalmazza, amelyben hidrogén üzemanyagot fecskendeznek be egy tórusz vagy fánk alakú vákuumkamrába, és felhevítik, hogy plazmát hozzanak létre, és a Napon uralkodó körülményeket utánozzák. Rendkívül magas, 150 millió fokos hőmérsékleten beindul a fúziós reakció.
A plazmát azonban a reaktor falain belül kell tartani, amit óriási szupravezető mágnesek végeznek.
Az ITER tokamak tervezése során a mágnesek anyagául niobium-ónt és niobium-titánt választanak.
A tekercseket elektromossággal táplálják, majd négy fokkal az abszolút nulla fok fölé (-269 Celsius-fok) hűtik, hogy szupravezetővé váljanak.
Az ITER három különböző módon alkalmazza a mágneseket, hogy elkészítse a plazmát befogadó láthatatlan mágneses ketrecet. A külső fánk alakot 18 D-alakú toroidmágnessel érik el. Egy hat mágnesből álló készlet vízszintesen fogja körbejárni a tokamakot, hogy segítsen szabályozni a plazma alakját, míg egy központi szolenoid energiaimpulzusokkal áramot fog generálni a plazmában.
A szolenoid egy olyan elektromágnestípus, amelyet egy spirális huzaltekercs alkot, amelynek hossza lényegesen nagyobb, mint az átmérője, és amely szabályozott mágneses mezőt hoz létre. A tekercs egyenletes mágneses mezőt képes létrehozni egy térfogatban, amikor elektromos áramot vezetnek rajta keresztül.
Az ITER plazmaáramának csúcsértéke 15 millió amper lesz, ami rekordot jelent a világszerte épített tokamakok között.
Ami a mágneses mezőt illeti, a konstrukció teljes mágneses energiája 41 gigajoule lesz, vagyis 250 000-szer erősebb, mint a Földé.
Mindegyik toroidmágnes 17 méter magas, közel 9 méter széles és 360 tonna súlyú. Tíz mágnest az ITER európai részlege, a Fusion for Energy készített Európában, míg nyolc ilyen tekercset és egy tartalékot a japán National Institutes for Quantum Science and Technology (QST) gyártott.
A gyártási folyamat egy rézszálakkal kötélszerű szerkezetbe tekert niobium-ónszállal kezdődött, amelyet egy olyan acélköpenybe helyeztek, amelyet egy központi vezetékkel terveztek, ahol a héliumot áramlásra lehet kényszeríteni. Ezt a szerkezetet nevezik vezetőnek.
Több mint 87 000 kilomléter niobium-ón szálra volt szükség a 19 toroidmágnes vezetőinek elkészítéséhez, de ez volt talán a legegyszerűbb feladat a gyártási folyamatban. A D-alakú mágnes elkészítéséhez közel 750 méternyi vezetőt hajlítottak dupla spirálba, amiket később 650 Celsius-fokra hevítettek. Ezután egy rozsdamentes acélból készült D-alakú sugárirányú lemezbe illesztették őket. A vezetőt üveg- és Kapton-szalaggal becsomagolták és szigetelték, majd lézerhegesztéssel fedőlemezekkel két vezetőrétegből kettős palacsintaszerkezetet hoztak létre. A dupla palacsintát ezután szigetelték. Ezen felül eltávolították a légréseket, és a nagyobb szilárdság érdekében gyantát fecskendeztek bele.
Ezután hét ilyen dupla palacsintából tekercscsomagot, a D alakú mágnes magját készítették el, és összekapcsolták őket az elektromos áramlás érdekében. A tekercselőcsomagot ezután szigetelték, hőkezelték és gyantával injektálták.
A tekercselőcsomagot ezután egy 200 tonnás rozsdamentes acélból készült tokba helyezték, amely elég erős ahhoz, hogy ellenálljon a plazmamozgás és a fúziós energiatermelés erőinek.
Összeszerelés után az ITER fúziós reaktor csúcsidőben 500 MW hőenergiát fog termelni. A hálózatra csatlakoztatva folyamatosan 200 MW energiát fog termelni, ami 200 000 háztartás energiaellátásához elegendő – tette hozzá a sajtóközlemény.
Kiemelt kép forrása: ITER
Devenyi Dalma
