Úttörő eredményt ért el a németországi Max Planck Plazmafizikai Intézet kutatócsoportja: a világ legnagyobb sztellarátorában, a Wendelstein 7-X-ben (W7-X) először sikerült nagyenergiájú hélium-3 ionokat létrehozni. A siker az ionciklotron-rezonanciafűtés (ICRH) nevű eljárással valósult meg, amely új távlatokat nyit a magfúziós energia felhasználásában – írta meg az Interesting Engineering.
„A világ legnagyobb sztellarátor-létesítményében először sikerült nagyenergiájú hélium-3 ionokat előállítani ionciklotron-rezonanciafűtéssel ez mérföldkő a fúziós kutatásban” – közölték a kutatók a hivatalos sajtóközleményükben.
A magfúzió lényege, hogy a több millió Celsius-fokos hőmérsékletű plazma képes elegendő energiát termelni ahhoz, hogy fenntartsa önmagát. Ennek egyik elengedhetetlen feltétele az úgynevezett „alfa-részecskék” – azaz hélium-4 atommagok – termelése, amelyek a fúziós reakciók közben szabadulnak fel, és kulcsszerepet játszanak a plazma hőmérsékletének fenntartásában.
A kutatás hozzájárul egy fenntartható energiaforrás kifejlesztéséhez, és váratlan betekintést nyújt a Nap működésébe. (Fotó: Pixabay)
Ha ezek a részecskék túl gyorsan elhagyják a rendszert, a plazma gyorsan lehűl, és a fúzió nem tartható fenn. A W7-X méretéből és kísérleti jellegéből fakadóan a kutatók nem magukat az alfa-részecskéket, hanem azok viselkedését utánzó hélium-3 ionokat használtak a szimulációhoz.
A kísérletben alkalmazott ICRH-technológia a megawattos teljesítményű, nagyfrekvenciás hullámok elvén alapul. Ezek az elektromágneses hullámok a plazmába juttatva képesek a hélium-3 ionokat célzottan felgyorsítani azáltal, hogy pontosan arra a frekvenciára vannak hangolva, amelyen ezek az ionok természetes módon keringenek a mágneses térben, ez az úgynevezett ionciklotron frekvencia.
„Ez ahhoz hasonlít, mintha egy gyereket lökdösnénk egy hintán: ahhoz, hogy hatékony legyen, minden egyes lökésnek pontosan a hinta saját frekvenciájával kell összhangban, más szóval rezonanciában kell lennie” – szemléltették a folyamatot a kutatók.
A projekt a brüsszeli Királyi Katonai Akadémia, valamint a jülichi IFN-1 és ITE kutatóintézetek együttműködésével, a Trilaterális Euregio Klaszter (TEC) keretében valósult meg.
A felfedezés hatása messze túlmutat a földi energiatermelés kérdésein. A kutatók szerint a laboratóriumban megfigyelt rezonanciajelenségek hasonlóak lehetnek azokhoz a folyamatokhoz, amelyek a Nap légkörében időről időre különösen hélium-3-ban gazdag felhők kialakulásához vezetnek.
„Ez a kutatás hozzájárul egy fenntartható energiaforrás kifejlesztéséhez, és váratlan betekintést nyújt a Nap működésébe. Ugyanazok a rezonanciafolyamatok, amelyek a hélium-3 részecskéket gerjesztik a W7-X-ben, magyarázatot adhatnak a hélium-3-ban gazdag felhők időnkénti megjelenésére is a légkörében” – jelezte a kutatócsoport.
Elméletek szerint ezekben a napfoltokhoz köthető felhőkben a természetes elektromágneses hullámok szelektíven gyorsítják fel a hélium-3 részecskéket, így akár tízezerszer nagyobb koncentrációban is jelen lehetnek a Nap légkörének egyes régióiban.
Kiemelt kép: Pixabay
Devenyi Dalma
