Ez vár ránk a Massachusetts Institute of Technology (MIT) tudósai szerint, akik azt állítják, hogy hamarosan egy kereskedelmileg is életképes fúziós reaktorral állnak elő. (1)
Az ARC-nek nevezett tervezett rendszer egy tokamak reaktor (2) - vagy fánk alakú reaktor - lesz, és ugyanakkora energiát lesz képes létrehozni, mint a nagyobb kialakításúak - ugyanúgy, mint a Tony Stark által használt reaktor a Vasember című filmben.
 |
| Az ARC reaktor metszeti képe. Köszönhetően az új és hatékony mágnes technológiának a jóval kisebb, kevésbé drága ARC reaktor azonos teljesítményt nyújtana, mint egy sokkal nagyobb reaktor. |
A fúzió kétféle hidrogén atom segítségével működik - deutériummal és tríciummal - és ennek a gáznak egy tartályba történő injektálásával.
A tudósok ezután energiát adnak hozzá, amely eltávolítja az elektronokat a befogadó atomokból, létrehozva egy úgynevezett ion plazmát, amely hatalmas mennyiségű energiát ad le.
Ha a technikát tökéletesítik, akkor egy kimeríthetetlen energiaforrás, amely potenciális megoldást jelenthet a világ energiaválságára.
Az egyik legígéretesebb terv a tokamak reaktor, amely egy üres, fánk alakú fémkamra, amely nyolcas alakban csavarodik.
Az üzemanyagát 150 millió Celsius fokot meghaladó hőmérsékletre melegítik, létrehozva egy forró plazmát.
Az erős mágneses mezők a plazmát távol tartják a tartály falától, amit szupravezető tekercsek hoznak létre a tartály körül, és eletromos áram következtében, amit a plazmán vezetnek keresztül.
Egészen mostanáig a mágneses mezők létrehozásáért felelős mágneses tekercsek bizonyultak a szűk keresztmetszetnek a folyamatban.
Az ARC reaktor némileg eltér más tokamak rendszerektől abban, hogy új, kereskedelmi forgalomban is kapható szupravezetőket használ, melyek bárium réz-oxid (REBCO) ritkaföldfém szupravezető szalagokból készülnek.
Az ezen tekercsek által generált erősebb mágneses mezők képesek jobban visszatartani a szuperforró plazmát, amely lehetővé teszi, hogy a reaktor kisebb, olcsóbb és gyorsabban megépíthető legyen.
Az új reaktort a fúzióval kapcsolatos alapvető kutatásokhoz tervezik mint potenciális prototípust, amely képes jelentős mennyiségű energia termelésére.
Az elérhető fúziós energiatermelés a mágneses mezőben a negyedik erő növekedésétől függően fokozódik.
 |
| Az egyik legígéretesebb reaktor típus a tokamak reaktor, amely egy üreges, fánk és csavart nyolcas alakú fémkamra. Az üzemanyagát 150 millió Celsius fokot meghaladó hőmérsékletre melegítik, ami egy forró plazma, amely korlátlan mennyiségű energia létrehozására képes. |
Ez azt jelenti, hogy megduplázva a mezőt, 16-szorosára nő a fúziós energiatermelés.
"A mágneses mező bármely növekedése hatalmas győzelmet jelent," - mondta Brandon Sorbom diák, aki az MIT projektjében dolgozik.
Míg az új szupravezetők nem hoznak létre dupla térerőt, elég erősek ahhoz, hogy a magfúzió teljesítményét mintegy 10 faktorral növeljék a hagyományos szupravezető technológiához képest.
Ez a drámai javulás egy lépcsőzetes fejlődést eredményez a reaktor kialakításában.
A világ legerősebb tervezett fúziós reaktora az ITER nevű hatalmas eszköz, amely még fejlesztés alat áll Franciaországban, melynek várható költsége eléri a mintegy 40 millárd dollárt.
A zéró emissziós fúziós reaktor állítólag olcsóbb, mint a szén
Egy üzemanyag üvegházhatású gázok, illetve radioaktív hulladék nélkül, amely szinte korlátlan, túl szép, hogy igaz legyen.
De a tudósok komoly lépéseket tesznek, hogy a magfúzió teljesítményét hasznossá és megfizethetővé tegyék.
A mérnökök egy olyan fúziós reaktort terveztek, amelyet ha felnagyítanak egy nagy, elektromos erőmű méretére, akkor költségben riválisa egy új, széntüzelésű erőműnek hasonló elektromos teljesítménnyel.
A Washington Egyetem mérnökei ebben az évben már közzétették a tervüket és elemzési eredményeiket, és bemutatták azokat a Nemzetközi Atomenergia Ügynökség fúziós energia konferenciáján Szentpéterváron, Oroszországban.
A kialakítás a már meglévő technológiára épül, és létrehoz egy mágneses mezőt egy zárt térben, hogy elég ideig tartsák ott a plazmát ahhoz, hogy a fúzió beinduljon - amely lehetővé teszi a forró plazma reagálását és elégését.
A reaktor maga önfenntartó lenne, vagyis folyamatosan melegítené a plazmát a termonukleáris feltételek fenntartásához.
A reaktor által termelt hő egy hűtőfolyadékot melegítene, amit arra használnának, hogy egy turbinát hajtva villamos energiát termeljen, hasonlóan ahhoz, ahogy egy tipikus erőművi reaktor működik.
"Jelenleg ennek a kialakításnak van a legnagyobb esélye a gazdaságos fúziós energiatermelés most meglévő koncepciói közül," - mondta Thomas Jarboe, az egyetem repülési és űrhajózási professzora.
A 3,3 méteres fő sugárral, és 1,1 méter kis sugárral rendelkező ARC egy 500 MW teljesítményű reaktor, amely fele az ITER átmérőjének.
Sorbom és az MIT csapata úgy becsüli, hogy az új kialakítás körülbelül azonos teljesítményre lesz képes, a költségek töredékéért.
 |
| Az MIT doktorjelöltje Brandon Sorbom REBCO szupravezető szalagokat tart a kezében (balra), amelyek lehetővé teszik az ARC technológia működését. Amikor a folyékony nitrogén hőmérsékletére hűtik, a szupravezető szalag képes annyi áramot szállítani, mint a nagyobb réz vezető (jobbra). |
A méretbeli és a mágneses térerőbeli különbségek ellenére a tervezett reaktor "pontosan ugyanazon a fizikán" alapszik, mint az ITER.
Ahogy tervezik, a reaktor körülbelül háromszor annyi energiát képes előállítani, mint amennyi az önfenntartásához szükséges, de a kialakításán valószínűleg úgy kell javítani, hogy ez az arány körülbelül öt-hatszoros legyen, mondja Sorbom.
Eddig egyik fúziós reaktor sem termelt annyi energiát, amennyit elhasznált, így ez a fajta nettó energiatermelés lenne a nagy áttörés a fúziós technológiában a csapat szerint.
A tervek szerint az új reaktor annyi villamos energiát lenne képes termelni, ami 100 ezer ember számára volna elegendő.
Hasonló bonyolultságú és méretű eszközök körülbelül öt év alatt kerültek megépítésre.
"A fúziós energia biztos, hogy a legfontosabb villamos energiaforrás lesz a Földön a 22. században, de sokkal hamarabb van rá szükségünk, hogy elkerüljük a katasztrofális következményekkel járó még nagyobb globális felmelegedést," - mondja David Kingham, a Tokamak Energy vezérigazgatója, aki nem vett részt az említett kutatásban."Ez a tanulmány azt mutatja, hogy van jobb módja a gyorsabb haladásnak," - tette hozzá Kingham.
(1) - http://news.mit.edu/2015/small-modular-efficient-fusion-plant-0810
(2) - https://hu.wikipedia.org/wiki/Tokamak
Dailymail