Hidrogénjéggel lövik majd a plazmát

A világon elsőként készítettek és lőttek ki olyan hidrogénjég-lövedéket az ELKH Energiatudományi Kutatóközpont (EK) Fúziós Plazmafizika Laboratóriumának szakemberei, amelyet később az egyik legnagyobb, nemzetközi összefogással épülő kísérleti fúziós erőműben, az ITER-ben is használnak.

A Dél-Franciaországban épülő ITER célja a fúziós energiatermelés technológiai megvalósíthatóságának demonstrálása. Az ITER berendezésben a Nap közepén uralkodó hőmérsékletnél forróbbra hevített, nagyjából százmillió Celsius-fokos hidrogénplazma ég el héliummá, miközben tízszer több energia keletkezik, mint amennyit az anyag fűtéséhez felhasználnak. Az EK ­Fúziós Plazmafizika Laboratóriuma csaknem két évvel ezelőtt nyertes pályázatában egy laboratórium építésére, valamint a fúziós berendezés biztonságos leállítására szolgáló technológia kidolgozására és tesztelésére vállalkozott.

A berendezés védelme érdekében a biztonságos és gyors leállítást huszonhét belövőeszköz fogja szolgálni, amelyekből a puskagolyó gyorsaságú, mínusz 260 Celsius-fokos hidrogénjég-lövedék, az úgynevezett pellet apróbb jégdarabokra törve érkezik meg a forró plazmába. Az EK laboratóriumának mérnökei és kutatói a koronavírus-világjárvány közepén rekordidő alatt tervezték, építették meg és helyezték üzembe azt a kísérleti belövőrendszert, amellyel 2021 decembere óta csaknem négyszáz kilövést hajtottak végre.

A laboratóriumban idén júliusban a világon elsőként olyan hidrogénpelletet (28,5 milliméter átmérőjűt) lőttünk ki, amelyet később az ITER-ben is használni fognak

– tájékoztatott Zoletnik Sándor, az EK Plazmafizikai Laboratóriumának vezetője. A fizikus szerint az eszköz leállításánál az összetört pelletdarabok a plazmában elpárolognak és hirtelen nagy mennyiségű gázt termelnek. Ez egyrészt hűti (az anyagmennyiség révén) a plazmát, másrészt ha nemcsak hidrogén van benne, hanem például neon is, akkor erősen sugároz, és ezzel egyenletesen szórja szét a plazma energiáját. A huszonhét pelletbelövő azért kell, hogy körben egyenletesen menjen be az anyag, illetve a vezérlőrendszer különböző szituációkban más-más pelletet fog lőni. A formálódó rendszert az ITER kis teljesítményű működése alatt véglegesítik, hogy pontosan miként kell ezzel az eljárással plazmát leállítani. A technológiát Csillebércen, Grenoble-ban és az amerikai Oak ­Ridge-ben fejlesztik.

Az ITER építésében az első szektort már összerakták és beemelték a helyére. A koreai gyártású vákuumkamraelemeknél azonban apróbb eltéréseket találtak, ezért a hegesztési eljárást, amivel a szektorokat egymáshoz hegesztik, átdolgozzák. Ezen kívül a francia nukleáris hatóságnak voltak kérdései a benyújtott engedélykérelmek kapcsán, ezen is dolgoznak. A technológiai problémák miatt a ­2025-ös utolsó időpontnál legalább három évvel csúszik a hatalmas berendezés befejezése.
Ugyanakkor érdekes, hogy időközben megjelent tíz-tizenöt magáncég – leginkább Amerikában –, hogy ­fúziós erőművet építene. A legnagyobbnak kétmilliárd dollárja van erre, és már építik az első berendezés épületeit. Egy-egy ilyen cég annyi pénzből működik, mint a EU egész fúziós programja. Bár sok kockázatos ötlet van bennük, de ha csak egy is beválik, akkor az Zoletnik Sándor szerint nagyot lendít a témán. 

Próbálunk bekapcsolódni ezeknek a cégeknek a munkájába. Az Amerikai Fizikai Társulat konferenciáján igyekeztem szakmai kapcsolatokat kiépíteni. Az ITER-tesztberendezésünk nagyon jó referencia

– érzékeltette Zoletnik Sándor, hogy a kutatási eredmények üzletet is hozhatnak.

Borítókép: Ezzel az eszközzel tüzeltek a kutatók (Fotó: ELKH)