A 3D-nyomtatott üzemanyagkapszulák áttörést hozhatnak a fúziós erőmű létrehozásában

Az Egyesült Államokban működő Lawrence Livermore Nemzeti Laboratórium (LLNL) új szintre emeli a magfúziós energia kutatását egy különleges 3D-nyomtatási technológiával. A National Ignition Facility-ben (NIF) kifejlesztett módszer nemcsak a gyártási hatékonyságot forradalmasíthatja, hanem közelebb hozhatja az emberiséget a tiszta és szinte kimeríthetetlen energiához.

A fúziós energia régóta „szent grálként” emlegetett cél az energiaiparban. Ez a technológia nemcsak tiszta, hanem lényegében végtelen mennyiségű energiát termelhet, viszont rendkívül nehéz megvalósítani. A LLNL 2022-ben jelentős áttörést ért el egy kísérletben, ám a módszer széles körű alkalmazásához még így is számos akadályt kell leküzdeni.

Az egyik legnagyobb kihívás az üzemanyag-kapszulák előállítása. Ezek tartalmazzák a deutériumot és a tríciumot – vagyis a magfúziós reakciókhoz szükséges üzemanyagot –, és rendkívül precíz gyártást igényelnek. Az ideális kapszula gömbalakjának tökéletesnek kell lennie, hiszen a legkisebb hiba is kudarchoz vezethet. Az LLNL a NIF közleményében úgy fogalmaz, hogy ha egy kapszulát a Föld méretére nagyítanánk, a legnagyobb megengedett eltérés nem haladhatná meg a Hollywood felirat magasságát.

A 3D-nyomtatás lehet a megoldás

A jelenlegi kapszulaelőállítás egyenként hónapokat vesz igénybe, miközben egy működőképes fúziós erőmű naponta közel egymillió kapszulát igényelne. Erre a problémára jelenthet megoldást a 3D-nyomtatás – vallják az LLNL kutatói, akik úttörő nyomtatási eljárást, kettős hullámhosszú, kétfotonos polimerizációt (DW-2PP) alkalmaztak. Ez a technológia két különböző fényforrást használ, amellyel mikrométeres pontosságú, komplex geometriájú struktúrákat lehet létrehozni. Az új eljárás fókuszában egy speciális típusú, nedves habkapszula áll, amelyben a folyékony deutérium-trícium (DT) kapilláris hatással töltődhet be az egyenletes habrétegbe.

„Az eddigi jégképződési folyamat akár egy hetet is igénybe vett, rendkívüli precizitás mellett. Könnyen elképzelhető, hogy a 3D nyomtatás az egyetlen eszköz, amellyel ezt a bonyolult geometriát ilyen méretekben meg lehet majd valósítani” – fogalmazott Xiaoxing Xia, a projekt egyik kutatója, miután az új technológia már két 2024-es kísérletben is sikeresen vizsgázott.

Bár a 3D-nyomtatott üzemanyag-kapszulák alkalmazása még gyerekcipőben jár, a potenciális előnyök jelentősek. Ha a módszer a gyakorlatban is beválik, az radikálisan felgyorsíthatja a fúziós erőművek fejlesztését, közelebb hozva a világot a tiszta, biztonságos és bőséges energia korszakához.

Gábor János, NEW technology