Magyar mérnökök tudásával használhatunk tiszta energiát

Igazi nemzetközi együttműködést lehet látni a Franciaországban épülő kísérleti fúziós reaktor tervezése, építése és finanszírozása terén. A nemes cél, a tiszta energiát termelő erőmű prototípusának megalkotása magyar tudósok szakértelmét sem nélkülözi, a konkrétumokról a Magyar Nemzetnek Szabolics Tamás, az Energiatudományi Kutatóközpont Fúziós Plazmafizika Laboratóriumának fejlesztőmérnöke beszélt.

A technician looks at the circular bioshield inside the construction site of the International Thermonuclear Experimental Reactor (ITER) in Saint-Paul-lez-Durance, southern France, November 7, 2019. REUTERS/Jean-Paul Pelissier - RC2E6D9SMPWG Fotó: Jean-Paul Pelissier

Első és egyedi megoldások kellenek

A C3D Kft. mérnökei tervezték meg a teljes belső rész bekábelezését oly módon, hogy azok húsz évig karbantartás nélkül is működjenek. Az ITER-projektben feladatuk volt például a diagnosztikai kábelezés és a részletekbe menő hálózattervezés. A belül tórusz (lyukas fánk alakú) felületen futó kábelhálózat a fúziós folyamatot felügyelő műszerrendszer elemeit köti össze. A munka léptékét szemlélteti, hogy 1600 útvonalon több mint tízezer kábelt kötöttek össze. A másik magyar cég, a GEMS Engineering szintén az ITER bekábelezésében vállalt feladatot. Nem triviá­lis a megoldás, hiszen ez lesz az első ilyen típusú berendezés, és minden alkatrész egyedi. A GEMS végezte továbbá az ITER-ben használt és használandó csavarok hőterheléses tesztjét is, ami alatt több ezer ciklusban kellett vizsgálni, hogy hogyan reagálnak a csavarok a folyamatos felfűtésre, majd lehűtésre.

A világ más pontjain épülő fúziós nagyberendezések munkájában szintén érdemi a magyar részvétel. A német W7–X nevű – a nagy hőmérsékletű plazmát összetartó – sztellarátor a világ legnagyobb ilyen típusú berendezése. Ide a magyar kutatók és mérnökök tíz kamerából álló intelligens monitoringrendszert és egy nyalábemissziós spektroszkópiarendszert fejlesztettek.

Angela Merkel német kancellár is a magyar kamerákon keresztül látta az első hidrogénplazmát.

Ezt követte 2017-ben egy nátrium-atomnyaláb szonda mérőrendszerének felszerelése a plazmasűrűség és ingadozásainak mérésére. Magyar fejlesztésű mérőberendezésekkel dolgoznak magyar és nemzetközi kutatócsoportok a világ legnagyobb tokamakján – ez egy tórusz alakú eszköz, ami elektromágnes által létrehozott mágneses mezőben képes a magas hőmérsékletű plazma tárolására –, az ITER-éhez hasonló, brit JET-en és több más európai, illetve távol-keleti berendezésen, mint például a ­dél-koreai KSTAR vagy a kínai EAST.

Csak a plazma ne omoljon össze!

Az MTA Wigner Fizikai Kutatóközpont (most már az EK-ban dolgozó) kutatói és mérnökei első európaiként szállítottak intelligens kamerarendszert a japán fúziós kísérleti eszköz számára is. A három éve kezdődött fejlesztés tavaly látványos eredményt hozott: elkészült a rendszer. A becsomagolás előtt végső tesztsorozatnak vetették alá a magyar kamerákat. A Japánból érkezett szakértők részvételével vá­kuum-, mechanikai és elektromos teszteket végeztek. Az összes szükséges ellenőrzés után a kamerákat szétszedték, alaposan becsomagolták, nehogy valami megsérüljön a több mint kilencezer kilométeres úton, és elindították a szigetországba. Szabolics Tamás és kollégái – akkor még wigneres kutatóként – tavaly ősszel kiutaztak Japánba, hogy elvégezzék az első teszteket. A kamerákat felszerelték a plazmaállapotot fenntartó tokamakra, amely várhatóan 2020 végén indul el. – A következő nagyobb tesztsorozat most pénteken lesz, amin a koronavírus-járvány miatt mi sajnos nem lehetünk ott, azt a japán kollégák végzik el az instrukcióink alapján – mondta el Szabolics Tamás.

A jövő szintén izgalmas. A múlt héten az EK pályázatot adott be az ITER egyik kritikus pelletbelövő rendszerének fejlesztésére, amelynek keretében hazai tesztlabor épülhetne a berendezés kísérleti fejlesztésére. Ezzel a berendezéssel különféle gázokat kondenzálnak és fagyasztanak jéggé, majd adott pillanatban, ha a fúziós berendezés központi vezérlőegysége a plazma összeomlásának lehetőségét érzékeli, nagy nyomással közel 3600 kilométeres óránkénti sebességre felgyorsítja. Ez az anyag kvázi jégsprayként hatol a plazma mélyére, és gátolja meg a nem kívánatos plazmajelenségek kialakulását.

Minden tokamak őse 64 éves

Az ITER a tokamak-berendezés technológiájára épül, az orosz eredetű mozaikszó jelentése: tóruszkamra mágneses tekercsekkel. A tórusz alakú berendezésben elektromágnes által létrehozott mágneses mezőben lebeg a plazma állapotú, 100 millió Celsius-fokos hőmérsékletű gáz, a magfúzióhoz szükséges üzemanyag.

Fotó: Roszatom

Ez hagyományos tárolókban nem helyezhető el, hiszen nincs olyan szilárd anyag, amely kibírná ezt a hőmérsékletet, ezért szükséges a mágneses tér fenntartása, amelynek segítségével gyakorlatilag lebeg a plazma a berendezésben. A tokamak kísérleti tanulmányozása 1956-ban kezdődött Moszkvában a Kurcsatov Intézetben, az első, a képünkön látható berendezés a T–1 nevet viseli, ezt további modellek követték. Az ITER-hez nemcsak annak alapjával, hanem mai fejlesztésekkel is hozzájárul Oroszország az anyagi részvétel mellett: beszállító vállalatok, orosz mérnöki személyzet és több műszaki, fizikai és kutatóegyetem eredményeit használják fel. (S. O.)