A svájci École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) kutatói állítólag egy új típusú plazmasugárzást fedeztek fel, amely megelőzheti a tokamak fúziós reaktorok túlmelegedését. Ez az X-pont cél radiátor (XPTR) néven ismert felfedezés a felesleges hő elvezetésében is segíthet, és így hosszú távon fokozhatja a reaktor teljesítményét.
„Az egyik ígéretes megközelítés, az X-pont radiátor, a plazma energiáját az X-pont közelében oszlatja el, de a méretezhetősége bizonytalan a mag közelsége miatt. Kísérleteinkben egy másodlagos X-pont hozzáadásának hatását vizsgáltuk a diverter csatornában, hogy bővítsük az üzemeltetési tartományt és megőrizzük a magplazma stabilitását – ezt a megközelítést nevezik X-pont cél diverternek” – tette hozzá.„A diverter hőterhelésének csökkentése kulcsfontosságú kihívás a jövőbeli fúziós erőművek számára” – mondta Kenneth Lee, a kutatócsoport egyik tagja a Phys.org-nak.
Az X-pont cél radiátor (XPTR) néven ismert felfedezés a felesleges hő elvezetésében is segíthet. (Fotó: Tokamak Energy YouTube)
A magfúzió két könnyű atom (például hidrogén) összeolvasztása egy nehezebb atommá (például héliummá). Ez óriási mennyiségű energiát szabadít fel, mint ahogy a Nap esetében is történik. Ennek érdekében a tudósok megpróbálják ezt a folyamatot a Földön is megvalósítani, tiszta, erőteljes és üvegházhatású gázok kibocsátása nélküli elektromos energiaforrásként. Az egyik lehetséges megoldás a tokamak reaktor, amely erős mágneses mezőkkel egy fánk alakú térben csapdába ejti és felmelegíti az úgynevezett plazmát, ami egy rendkívül forró gáz. Ez a plazma olyan forróvá válik, hogy elektromosan töltött folyadékként viselkedik. Ha elég hosszú ideig forrón és stabilan tartják, bekövetkezik a fúzió. Azonban ez a folyamat hatalmas mennyiségű hőt termel. Ennek egy része kiszivárog, és a tokamak belső falát éri, különösen a diverternek nevezett területen. A diverter területére a felesleges plazma és hő kerül. Idővel ez károsítja a reaktort, megnehezítve annak folyamatos működését. Azonban az EPFL csapata talán talált egy megoldást a tokamak belső falaira nehezedő hőterhelés csökkentésére. Általában az X-pont a tokamak alsó részén, a mágneses térben egy olyan hely, ahol a mágneses erővonalak találkoznak. Ez az a pont, ahol a plazmát elvezetik. Az új tervezésben egy második X-pontot adtak hozzá, lejjebb a csatornában, ahol a plazma távozik. A diverter területére a felesleges plazma és hő kerül, ami idővel ez károsítja a reaktort. (Fotó: Tokamak Energy YouTube) Ez a plusz X-pont lehetővé teszi, hogy a hő egyenletesebben és a reaktor magjától távolabb sugározódjon ki, csökkentve a sérüléseket, miközben a plazma stabil marad. Ez azért fontos, mert mérsékli a reaktor legsebezhetőbb részeire nehezedő hőterhelést. Emellett nem zavarja a központi plazmát, ami kulcsfontosságú a fúzió fenntartásához, és széles működési tartományban is alkalmazható, ami megbízhatóvá és skálázhatóvá teszi. Ez az új tervezés fog szerepet kapni a következő nagy fúziós berendezésben, a SPARC-ban, amelyet az MIT és a Commonwealth Fusion Systems épít. Jelenleg további kísérleteket és szimulációkat végeznek a technológia jobb megértése és a jövőbeni erőművekben való gyakorlati alkalmazás előkészítése érdekében. A felfedezés segíthet megoldani a fúziós energia egyik legnagyobb kihívását: hogyan lehet biztonságosan kezelni az óriási hőmennyiséget anélkül, hogy károsítanánk a berendezést, így a fúziós energia álma sokkal megvalósíthatóbbá válhat. A tanulmány a Physical Review Letters folyóiratban jelent meg, amiről az Interesting Engineering is beszámolt. Kiemelt kép: Tokamak Energy YouTubeMi az a fúzió?
Fúzió: az energiatermelés szent grálja
Hűvösebb, hatékonyabb tokamakok
Devenyi Dalma
