2025. május 22-én a kutatók jelentős mérföldkőhöz érkeztek a tiszta és korlátlan energia előállításának útján, amiről az Interesting Engineering is beszámolt. A németországi Wendelstein 7-X létesítményben a tudósok világrekordot állítottak fel azzal, hogy hosszú időn keresztül magas teljesítményű fúziós plazmát tartottak fenn. A fejlődés kulcsfontosságú, mivel a forró, sűrű plazma elegendő ideig történő fenntartása elengedhetetlen ahhoz, hogy a fúziós energiatermelés életképes legyen.
A fúziós energia ugyanazt a folyamatot utánozza, amely a csillagokat működteti. A Földön ehhez a hidrogénatomokat több tízmillió Celsius-fokra kell felhevíteni, plazmává alakítva őket.
A plazmát elegendő ideig kell zárva tartani ahhoz, hogy az atommagok összeolvadjanak, és energiát szabadítsanak fel.
Minél hatékonyabban lehet a plazmát stabilan megtartani és folyamatosan ellátni üzemanyaggal, annál közelebb kerül az emberiség a működő fúziós erőmű létrehozásához.
A nemzetközi kutatócsoport 43 másodpercen át fenntartotta a „hármas szorzó” rekordértékét. (Fotó: Max Planck Institute for Plasma Physics)
A Wendelstein 7-X egy sztellarátor, azaz olyan fúziós berendezés, amely csavart mágneses tereket használ a plazma összetartására egy gyűrű alakú kamrában. Ez eltér a szélesebb körben tanulmányozott tokamaktól, amely egyszerűbb mágneses elrendezést alkalmaz.
Bár a tokamakok tartották a legnagyobb fúziós teljesítményre vonatkozó korábbi rekordokat, ezt csak rövid idejű kisülések során érték el. Most a Wendelstein 7-X egy kulcsfontosságú területen előzte meg őket.
A legutóbbi kampány során a nemzetközi kutatócsoport 43 másodpercen át fenntartotta a „hármas szorzó” (triple product) rekordértékét, ami a fúziós teljesítmény egyik alapvető mérőszáma.
Ez felülmúlja a tokamakok által tartott korábbi hosszú idejű rekordokat, például a japán JT60U és az európai JET eredményeit. Az immár leszerelt gépek csupán rövid plazmapulzusokkal érték el csúcsteljesítményeiket.
A siker egyik kulcsa az új üzemanyag-ellátó rendszer volt. Az Egyesült Államok Energiaügyi Minisztériumának Oak Ridge Nemzeti Laboratóriumában kifejlesztett pelletbefecskendező apró, fagyasztott hidrogénpelleteket juttat a plazmába. Ez a folyamatos üzemanyag-utánpótlás elengedhetetlen volt a hosszú plazmapulzus fenntartásához.
A rekordot jelentő kísérlet során 43 másodperc alatt 90 pelletet fecskendeztek be, miközben mikrohullámokkal hevítették a plazmát. Az injektálás előre beprogramozott ütemben történt, rendkívül precízen kivitelezve, hogy egyensúlyban maradjon az üzemanyag-ellátás és a fűtés. A módszer kulcsfontosságú a jövőbeli reaktorok számára, amelyek célja a több perces plazmatartás.
A sztellarátor egy olyan fúziós berendezés, amely csavart mágneses tereket használ a plazma összetartására egy gyűrű alakú kamrában. (Fotó: Max Planck Institute for Plasma Physics)
A világrekordot hozó kísérlet széles körű nemzetközi együttműködés eredménye volt. Európai kutatócsoportok biztosították a szimulációkat, diagnosztikai rendszereket és az ultragyors képalkotást. A Princeton Plazmafizikai Laboratórium kulcsfontosságú ionhőmérséklet-mérésekkel járult hozzá a munkához.
A mikrohullámú fűtőrendszert a Karlsruhei Technológiai Intézet és a Stuttgarti Egyetem közösen fejlesztette ki.
„Az új rekord óriási eredmény a nemzetközi csapattól, ami lenyűgözően mutatja be a Wendelstein 7-X potenciálját. Az, hogy a hármas szorzót tokamak szintre emeltük hosszú plazmapulzus során, újabb jelentős mérföldkő a sztellarátor alapú erőművek felé vezető úton.” – mondta Prof. Dr. Thomas Klinger, a Wendelstein 7-X üzemeltetésének vezetője.
A hármas szorzó rekord mellett a Wendelstein 7-X új energiaátvitel-csúcsot is felállított. 1,8 gigajoule 360 másodperc alatt, valamint elérte a 3%-os plazmanyomást a mágneses nyomáshoz viszonyítva, a teljes plazmatérfogatban. Az eredmények azt jelzik, hogy a sztellarátorok képesek lehetnek elérni vagy akár meghaladni a jövőbeli fúziós erőművek elvárásait.
A kísérleti kampány bebizonyította, hogy a korábban csak alternatív megoldásként kezelt sztellarátorok ma már vezető szereplői lehetnek a fúziós energia valóra váltásának versenyében.
Kiemelt kép: Max Planck Institute for Plasma Physics
S.Rita
