Magyar kamera lesi majd a plazmát a japán fúziós erőműben

Évek óta érkeznek változó sűrűséggel hírek a világ több pontjáról is, hogy éppen miképp áll vagy halad az emberiség energiaéhségére adható egyik lehetséges válasz, a fúziós energiatermeléssel, az anyag plazmaállapotának stabil, megbízható és hatékony kihasználásával kapcsolatos kutatás. Bár működő, áramot termelő fúziós erőmű még nem nagyon van a láthatáron (2050 körülre várják a francia ITER-ben a kísérleti üzem beindulását), a kisebb-nagyobb mérföldkövekről szinte folyamatosan csorognak a hírek.

Nemzetközileg kitekintve azt látni, hogy több tucat kutatóintézet foglalkozik fúziós energiával, főleg Európában, az Egyesült Államokban és Ázsiában. A kutatások alapvetően kétféle különböző felépítésű reaktortípusban, az úgynevezett tokamakokban és sztellarátorokban zajlanak. Összesen nagyjából negyven különféle plazmakísérlet zajlik, és igazán büszkék lehetünk rá, hogy ezek egy részében magyar kutatók is részt vesznek: a Magyar Tudományos Akadémia Wigner Fizikai Kutatóközpontjának plazmafizikai osztályán egy sor fiatal tudós dolgozik a különféle fúziós energiával kapcsolatos problémák megoldásán.

A magyar fizikusok, mérnökök a csillebérci kampuszon lévő laborjaikban többek között nyalábemissziós spektroszkópiával, plazmadiagnosztikával, üzemanyagbelövő-fejlesztéssel, intelligens kamerarendszer fejlesztésével foglalkoznak, és ezen a héten fontos előrelépés történt az egyik területen: a Japánban EU-s közreműködéssel épülő, szupravezető mágnesekkel ellátott tokamak, a JT-60SA egyik diagnosztikai eszközét jöttek értékelni a japán partnerek, hogy aztán előkészíthessék a szállításra.

EDICAM, a plazmavadász

A magyar kutatók egyébként már tapasztalt diagnosztikafejlesztőnek számítanak, a 2015-ben Németországban beindított Wendelstein 7-X-hez, a világ legnagyobb sztellatárorához is ők építettek egy 10 kamerás megfigyelőrendszert, amivel sikerült is gyönyörű – elsősorban persze jól használható – felvételeket készíteni a kísérleti magfúziós erőműben létrehozott plazmáról. Most két éves fejlesztés után hasonló kamerákat – saját fejlesztésű, 2,5 millió kép/másodperces felvételre is képes gyorskamerarendszert – visznek Japánba, szerdán és csütörtökön pedig egy kétfős japán delegációval néztek át milliméterről-milliméterre mindent, hogy minden rendben van-e, a végső tesztek után útnak indulhat-e a diagnosztika.

Az EDICAM intelligens kamerarendszert a hosszabb plazmakisülések megfigyelésére fejlesztették ki. A diagnosztikai eszköz lényege, hogy a kutatók célzott vizuális megfigyeléseket végezhessenek a fúziós reaktorokban az akár fél órán át is tartó plazmakisülésekről. A nagy sebességű digitális kamerák elképesztően sok, kameránként 1,6 terabájtnyi adatot szolgáltatnak, ami jószerével kezelhetetlen, ekkora mozgóképes adattömegben eseményeket megkeresni, elemezni szinte képtelenség.

A magyar fejlesztésű kamera úgy oldja ezt meg, hogy plazmakisülés közben viszonylag lassabb felvétel készül a reaktorbelső megfigyelt területének egészéről, és ha azt érzékeli a kamera, hogy a képmező valamely részén valami történik, akkor az érzékelőlapnak azon a szegmensén beindul az ultranagy sebességű képrögzítés – afféle kép a képben módon. Ha valami nem kívánatos fejleményt érzékel a kamera, akkor a kontrollrendszernek tud riasztást is küldeni.

A kompakt kamerarendszer elvileg tökéletesen illeszkedik a rendkívül bonyolult fúziós szerkezethez. A kritikus ponton, azaz a vákuumkamra falánál még a hatalmas hőterhelést, neutronsugárzást, nagyon erős mágneses teret is bírnia kell. Az elmúlt két nap alatt többek között vákuum-, mechanikai és elektromos teszteket is végeztek a szakértők a wigneres fizikusokkal közösen, szerda délelőtt az Index tudósítója is ott lábatlankodhatot a sci-fibe illő diagnosztikai berendezés körül, a fenti képek ekkor készültek.

A két japán szakértő, Kensaku Kamiya és Homma Hiroto töviről hegyire kikérdezte a magyar kutatókat minden egyes részletről, kezdve a berendezés legutolsó csavarjának meghúzásához szükséges nyomatéktól, a szállítás előtti becsomagoláshoz használt anyagokig. Zseblámpával végigvizslattak és gondosan lefotóztak minden szegletet, csatlakozást, megmunkált fémfelületet, hosszasan tanulmányozták a kamera mozgatásához tervezett sínrendszert, a zárszerkezetet, a különlegesen magas minőségű, sugárzásálló üvegoptikát és prizmát, amin a plazma fénye az érzékelőlapra jut.

A tesztek várhatóan egy hét alatt lezajlanak, ami után szétszedik a berendezést és alaposan becsomagolják a kamerarendszert, valamint a hozzá tartozó acéltubust, hogy aztán repülővel Nakába, az ott lévő fúziós kutatóintézetbe szállítsák. (Érdekes apróság, hogy a csomagolásnál mi mindenre oda kell figyelni: nem lehet ellenőrizetlen faanyagot használni a bedobozoláshoz, nehogy valami invazív állatfaj, élősködő kerüljön Magyarországról a 9 ezer kilométerrel odébb lévő szigetországba.)

A kéthetes út végén Szepesi Tamás projektvezető, fizikus, Kovácsik Ákos gépészmérnök és Szabolics Tamás szoftverfejlesztő mérnök várják majd a diagnosztikai berendezést, hogy összeszereljék és a tokamakhoz csatlakoztassák azt. A 2020 szeptemberi indulásig hátralévő egy évben a wigneres csapat még többször el fog utazni Japánba, hogy a többi rendszerrel közös tesztekben is megbizonyosodjanak róla, minden simán fog menni az első plazmakisüléskor.

A fúziós reaktorok fejlesztését, a technológia lényegét, illetve a magyar kutatók munkáját korábban ebben a cikkben mutattuk be részletesebben.