Európai fúziósenergia-rekord született magyar közreműködéssel

Az EUROfusion konzorcium kutatóinak – 4800 szakértő, diák és munkatárs egész Európából, az Európai Bizottság társfinanszírozásával – rekordmennyiségű, 59 megajoule fúziós energiát sikerült fenntartható körülmények között elérniük a Joint European Torus (JET) berendezésben. A szakértők közé tartoznak az ELKH Energiatudományi Kutatóközpont kutatói is.

A JET a világ legnagyobb és egyetlen valós fúziós üzemanyaggal üzemelni képes tokamak berendezése, amely az Egyesült Királyság Atomenergia Hatóságának (UKAEA) oxfordi telephelyén üzemel. Itt sikerült megdönteni az 1997-es 21,7 megajoule fúziós rekordot, amelynek több mint a kétszeresét sikerült most elérni. A rekord annak a EUROfusion által tervezett kísérletsorozatnak a részeként született, melynek célja több mint két évtized fúziós kutatás eredményeinek tesztelése, valamint a felkészülés a nemzetközi ITER-projekt optimális indulására.

Az eredmény, valamint a hozzá kapcsolódó kísérleti adatok és technológiák meghatározók a Dél-Franciaországban épülő ITER jövőbeli sikerében is. Ez a kísérleti berendezés egy nemzetközi együttműködés Dél-Korea, az Európai Unió, India, Japán, Kína, Oroszország és az Egyesült Államok között, amely mind méretében, mind fejlettségében túlmutat a JET-en. A tudományos kutatómunka mellett az ITER elsődleges célja a fúziósenergia-termelés technológiai megvalósíthatóságának bemutatása. 

Az energiatermelés szén-dioxid-mentesítése elengedhetetlen az éghajlatváltozás hatásainak csökkentéséhez. A fúzió mint biztonságos, hatékony, valamint alacsony szén-dioxid-kibocsátású energiaforrás hosszú távon jelentős szerepet játszhat ebben a feladatban. Az ehhez vezető út egy fontos lépése a mai bejelentés.

A hosszan fenntartott deutérium–trícium-fúzió ilyen – közel ipari léptékű – teljesítményszinten jelentős megerősítés mindazoknak, akik részt vesznek a fúziós kutatások világméretű küldetésében. A JET-en elért eredmények igazolják, hogy az ITER-kísérlettel jó úton haladunk a fúziósenergia-termelés megvalósítása felé

– emelte ki dr. Bernard Bigot, az ITER főigazgatója.

A fúziósenergia-termelés a kutatók sok évtizedes álma, amelyet elsők között javasolt a magyar származású Teller Ede. Már a kezdeteknél világos volt, hogy a feladat bonyolult, de a technológiai és elméleti fejlődés töretlen volt. Már az 1970-es évekre világos lett, hogy nagy és bonyolult berendezésekre lesz szükség, amelyeket csak széles nemzetközi együttműködésben lehet megvalósítani. Erre legfontosabb példa az Európai Unió által épített és többek között magyar részvétellel is üzemeltetett JET-berendezés. A mostani eredmény a magyar fúziós kutatóközösség számára is megerősíti, hogy érdemes az ITER-berendezésbe fektetett hazai munkát fokozni

– mutatott rá dr. Zoletnik Sándor, az ELKH Energiatudományi Kutatóközpont, Fúziós Plazmafizika Laboratórium vezetője.

A fúzió fenntartása a cél

A Joint European Torus (JET) fúziós kísérlet – amely képes a Nap középpontjánál tízszer magasabb, 150 millió fok hőmérsékletű plazma létrehozására és szabályzására – létfontosságú tesztkörnyezet az ITER számára, amely a történelem egyik legnagyobb tudományos együttműködési projektje. A JET képes az ITER, illetve egy jövőbeli energiatermelő fúziós erőműéhez hasonló üzemi körülmények létrehozására, valamint ez az egyetlen működő tokamak a világon, amely ugyanazt a deutérium–trícium (D–T) üzemanyag-keveréket tudja használni, mint amelyet ezekhez a berendezésekhez terveznek.

Az új rekordot jelentő kísérletében a JET összesen 59 megajoule energiát termelt fúzióból a kísérlet öt másodperce alatt. A berendezés a kísérlet során átlagosan körülbelül 11 megawatt (megajoule másodpercenként) fúziós teljesítményt (azaz energiát másodpercenként) ért el. A kísérlet hosszát a rendelkezésre álló fűtőberendezések és mágneses teret előállító tekercsek lehetőségei korlátozták, a berendezésben a deutérium-trícium plazma lényegében állandó állapotban volt. Az ITER-kísérletben ezek az eszközök nagyobb teljesítménnyel és akár 1000 másodpercig is képesek lesznek üzemelni, így jogosan remélhető, hogy a fúziós reaktorok fizikai és technológiai folyamatait lehet majd demonstrálni.

Az előző rekordot is a JET állította fel 1997-ben, amikor 22 megajoule energiát sikerült felszabadítani fúzióból egy kísérlet során. A világcsúcs-teljesítmény is a JET nevéhez fűződik, mivel 1997-ben rövid időre 16 MW fúziós teljesítményt sikerült produkálni. Ezt az eredményt nem múlták felül a legutóbbi kísérletekben, mivel a hangsúly a hosszú ideig fenntartott fúziós körülmények előállításán volt.

(Borítókép: Joint European Torus Nagy-Britanniában 2022. január 31-én. Fotó: Adrian Dennis / Pool / REUTERS)