Kipipálták a fúziós energia talán legkritikusabb feltételét – Egyre közelebb az energiaipar nagy álma

A csillagok energiáját a Földre hozni és hálózatba vezetni az emberiség egyik legrégebbi tudományos álma, de a tiszta, szinte korlátlan fúziós energia olyan berendezéseket is igényel, amelyek képesek elviselni akár a Nap belsejében uralkodó szélsőséges fizikai körülményeket. A Tokamak Energy brit energiaipari vállalat bejelentette, hogy újabb lépéssel közelebb került ehhez a célhoz, mivel lezárta a Demo4 nevű mágnesrendszerének tizennégy hónapos tesztelését.

A mérnökök a kísérletek során a legszélsőségesebb terheléseknek vetették alá az új generációs szerkezetet.

A kísérletsorozat alatt a szakemberek egészen 13,7 tesláig növelték a mágneses tér erősségét, miközben a tekercsekben 5600 amperes áram folyt. A berendezés a kozmikus hideget is megtapasztalta, hiszen 77 Kelvin és 17 Kelvin közötti hőmérsékleten működött, ami -196 és -256 Celsius-fokos mélyhűtésnek felel meg. A szerkezet emellett 150 megapascalos keresztirányú mechanikai feszültséget viselt el, ami közel 1500-szorosa a normál légköri nyomásnak.

A rendszer összesen mintegy tízezer órán át üzemelt a különféle gerjesztési állapotokban, beleértve a tartósan magas mágneses térben végzett szakaszokat.

A kutatók szándékosan előidéztek vészhelyzeteket is, hogy feltérképezzék az alkatrészek viselkedését hirtelen leállások és üzemzavarok idején. Ennek érdekében kényszerkisütéseket hajtottak végre akár 12,5 teslás mágneses tér és magas áramerősség mellett. A vállalat beszámolója szerint a kényszerített leállások során nem észleltek sem forrópontokat, sem szerkezeti károsodást.

A Demo4 igazi különlegessége abban rejlik, hogy nem csupán különálló alkatrészeket, hanem egy teljes, integrált mágnesrendszert vizsgált működés közben. A gömb alakú fúziós konfiguráció a gyakorlatban fellépő összes mágneses teret, áramot, hőmérsékletet és mechanikai erőt egyszerre hozta létre. A rendszer 44 darab magas hőmérsékletű szupravezető tekercsből áll. Ebből 14 körgyűrű alakú karban két-két részlegesen szigetelt tekercs kapott helyet, a két poloidális mezőtekercs pedig egyenként nyolc teljesen szigetelt egységből épül fel.

A stabil működéshez szükséges hűtést egy nyomás alatti, akár 20 baros héliumrendszer biztosította. A vizsgálat alatt több mint 600 érzékelő követte valós időben a feszültséget, a mágneses teret, a hőmérsékletet és a mechanikai terhelést. Az így kinyert adatmennyiség segítségével a cég pontosítja a modellező és vezérlőszoftvereit, valamint továbbfejleszti a gyártási, kötési és műszerezési technológiáit.

A mérési eredményeket a pittsburghi Alkalmazott Szupravezetési Konferencia szakmai konferencián ismertették. A mostani siker közvetlenül hozzájárul az Egyesült Királyság nemzeti fúziós erőművi programjának, a STEP-nek a megvalósításához. A brit szervezet egy 70 millió fontos, vagyis több mint 29,5 milliárd forintos szerződés keretében bízta meg a vállalatot, hogy 2029 márciusáig kifejlessze a reaktor mágnesrendszerét.

Gábor János, NEW technology