A kínai tudományos akadémia bejelentette, hogy a Hofej városában található, mesterséges Napként is emlegetett EAST (Experimental Advanced Superconducting Tokamak) két világrekordot is felállított a fúziós energia területén.

Míg a korábbi, koreai rekordkísérletben 100 millió Celsius-fokos plazmát sikerült 20 másodpercig tárolni, az EAST most 120 millió fokos plazmát tárolt 101 másodpercig, valamint a 160 millió fokot is elérte, amit 20 másodpercig sikerült tartani.

Az EAST előző kísérleteiben a 100 millió Celsius-fokos plazmát is csak 10 másodpercig sikerült megtartani, így az új eredmények biztatóak – összehasonlításképp a Nap magjában 15 millió Celsius-fokos hőmérsékleten történik a fúzió.

„Ezek az áttörések jelentős fejlődést mutatnak, a végső célunk az, hogy ezt a hőmérsékletet hosszú ideig sikerüljön stabilan tartani”

– mondta a kínai Global Timesnak a sencseni Déli Tudományegyetem (SUSTech) fizikusa, Li Miao.

Mi ez a plazma, és mi a fúzió?

Az atomreaktoroknak két fajtája van, a jelenleg használt fissziós és a jövő technológiájának tartott fúziós reaktorok. A fissziós reaktorok a maghasadást használják energiaforrásként (leggyakrabban urán vagy plutónium felhasználásával), míg a fúziós reaktorok ennek ellenkezőjét, a magegyesülést, vagyis a magfúziót. Ez zajlik a Napban is, ahol hidrogénatomok egyesüléséből hélium keletkezik, aminek hatására hő termelődik, és energia szabadul fel.

A fúziós reaktorok az alapanyagok bősége miatt olcsóbb, a radioaktív hulladék minimalizálása miatt pedig tisztább energiát állítanak elő, ráadásul a „megfutási veszély” kiiktatásával az atomrobbanás esélyét is kizárja, a melléktermékeit pedig nem lehet felhasználni a fegyvergyártásban.

A Nap működésének reprodukálásában egy tokamak nevű berendezés segít, amely egy fánk alakú mágneses mezőben tárolja a magas hőmérsékletű plazmát – az EAST deutériumot, a hidrogén egyik izotópját használja a fúzióhoz és a plazma előállításához. Kutatók azt állítják, hogy egy liter tengervízben található deutérium felhasználásával akár 300 liter benzinnek megfelelő energiát lehet termelni a nukleáris fúzió által.

Elméletben csak deutériumra és tríciumra és ezek héliummá történő fúziójára van szükség az energiatermelés megkezdéséhez, de a helyzet nem ilyen egyszerű, mert bár a deutérium nagyon elterjedt, a tríciumot a reaktornak magának kell lítiumból előállítania.

Emellett a reaktornak el kell érnie az atommagok fúziójához szükséges hőmérsékletet, amelynek a földi reakcióban a Nap magjában mérhető tízszeresének, 100 millió Celsius-foknak kell lennie, ennek a tárolása pedig elég nagy kihívás. Ezen a hőmérsékleten viszont elektromosan töltött részecskékből álló anyaggal, azaz plazmával van dolgunk, amelyek elektromágnesekkel elszeparálhatók a környezettől. A plazma és a környezet elválasztását oldja meg a fánk alakú tokamak (toroidális kamra mágneses tekercsekkel).

Mérnökök az EAST tokamakban Fotó: LIU JUNXI/Xinhua via AFP

Akkor már jön is az olcsó és tiszta atomenergia?

A kutatók minden hasonló rekordnál felhívják a figyelmet, hogy a teljes értékű fúziós reaktor és erőmű létrehozása akár csak évtizedek múlva lehet esedékes, egyelőre olyan folyamatot sem sikerült elérni, amely során a fúziós berendezés több energiát termel, mint amennyit fogyaszt. A legnagyobb reménységet a Franciaországban felépítendő ITER jelenti: a kísérleti termonukleáris reaktor jelenleg az egyik legnagyobb nemzetközi mágneses-fúziós kutatás-fejlesztési projekt a világon, amelyben magyar kutatók és mérnökök is részt vesznek.

A 35 ország (többek között Kína) együttműködésével, 20 milliárd eurós beruházás keretében megvalósuló ITER összeszerelését nem egész egy éve kezdték meg, a berendezést 2025-ben adhatják át, míg az fúziósenergia-termelés megkezdését 2035-re jósolják.

Forrás: Qubit