Az európai kereskedelmi fúziós erőmű tervezési munkái megkezdődnek

A nukleáris fúzió egy nap tiszta árammal láthat el bennünket.

Az EuroFusion konzorcium reméli, hogy DEMOnstration Erőműje fúziós energiát juttat a laboratóriumból a kereskedelmi áramellátásba 2054-re.

A mérnökök kezdenek tervezni egy európai erőművet, ami remélik, úgy fog működni, mint a Földet tiszta, majdnem korlátlan energiaforrással ellátó Nap.

A mai nap egy ötéves „elvi terv" fázis kezdetét jelöli, hogy kulcsfontosságú technológiai döntéseket valósítson meg a DEMOnstration erőmű számára (DEMO), az egy Európa-szerte lévő konzorcium, az EuroFusion által támogatott projekt, hogy fúziós energiát juttasson az elvi szakaszból egy kereskedelmi valóságba. A csoport úgy tervezi, hogy a 300-500 megawattos reaktor 2054-re alacsony szénkibocsátású energiát fog termelni.

Sok kísérleti munka történt már a magfúziót illetően, főleg tokamak gépekkel. Ezek erőteljes mágneseket használnak, hogy bezárják és kontrolálják a forró anyagot - vagy plazmát – rendszerint egy fánkalakban. A plazmát általában két hidrogén izotópból, a deutériumból és a tríciumból állítják elő.

Sok kutatás arra fókuszált, hogy finoman hangolja az anyagokat és mágneseket a tokamakok falaiban, és jobban modellezze, hogy a plazmákkal való kísérletek hogyan fognak végbemenni azzal a végső céllal, hogy több energiát nyerjenek ki a fúziós reakcióból, mint ami belemegy.

A „nettó nyereség" főbb mérföldkövét még nem érték el, bár van haladás: egy új globális energia rekordot állítottak fel tavaly. Többet haladhatnak, amikor a Franciaország déli részén egy 18 billió fontos kísérleti kutató reaktort, az ITER-t bekapcsolják. Ennek befejezése 2025-ben esedékes és a teljes kapacitását 2035-ben kellene elérnie.

A DEMO típusú reaktor fúziós energiát hoz létre, átalakítja elektromos árammá és eljuttatja a kereskedelmi hálózatba. Forrás: https://www.iter.org/doc/www/content/com/Lists/Mag%20Stories/Attachments/22/fusion_plant.jpg

A DEMO erőműnek sokkal hosszabb ideig kell ellenőriznie és fenntartania a plazmát, mint az eddigi kísérletek. A DEMO-nak össze a reakcióból származó hőt össze is kell gyűjtenie és árammá alakítania, mindezt miközben napi 24 órán át működik.

„Ez nehéz. De ez az, amiért el kell kezdenünk – pontosan ez a cél." – mondja Ambrogio Fasoli, a konzorcium döntéshozó testületének, az EU tagállamok és Svájc által alapított EuroFusion General Assembly elnöke.

Vannak leküzdendő problémák, mint a trícium előállítása. Az izotóp készlet korlátozott és drága, mert gyorsan bomlik. A kutatási projektek eddig az anyag gramjait használták, de egy erőműnek kilogramokra lesz szüksége.

Ez tervezési döntéseket kíván meg arról, hogyan hozzanak létre több tríciumot a neutronok plazmából való kilépésének és a tokamak falaiban lévő lítiummal való kölcsönhatásának lehetővé tételével.

A nukleáris fúzió egy nap tiszta árammal láthat el bennünket. Forrás: https://www.newscientist.com/article/2327239-design-work-starts-on-european-commercial-fusion-power-station/

Más tervezési döntések közt van, hogy milyen alakú tokamakot építsenek – egy hosszúkás konstrukciót, ami fánkalakú plazmát hoz létre, vagy egy gömb alakút, ami egy tömörebb alakba zárja a plazmát. Döntéseket kell hozni a tokamak falaiban használandó anyagokról is, amelyek a fúziós reakcióból származó nagy neutron beömlésnek lesznek kitéve. „ A szerkezet által elnyelt neutron dózis sok, sokkal nagyobb, mint amit valaha csinálnunk kellett. Ez tényleg nagyságrendekkel nagyobb."- mondja Fasoli.

A tokamak egy kísérleti gép, amit arra terveztek, hogy hasznosítsa a fúziós energiát. Az ITER lesz a világ legnagyobb tokamakja, a plazma sugara 6.2 méter, térfogata 840 köbméter. Forrás: https://www.iter.org/mach

Azt mondja a DEMO-n való munka nem várhat az ITER befejezéséig, hanem párhuzamosan kell történnie. „Másként évtizedek nagy kimaradása lesz és akkor senkit sem fog többé érdekelni a fúzió." – mondja Fasoli. Mindazonáltal, azt mondja, a DEMO-nak tanulnia kell az ITER-től.

Hogy hol fogják az erőművet építeni, majd elválik. Juan Matthews a Manchester Egyetem munkatársa arra fogad, hogy Németországban, mivel nincs fúziós eszköze és Franciaország és az Egyesült Királyság már nyert pályázatokat a korábbiak fogadására.

Az ITER Franciaország déli részén épül. Forrás: https://www.bbc.com/news/science-environment-40558758

Bárhogy is néz ki a DEMO elvi terve, amikor elkészül 2027-ben, valószínűleg nem ez lesz a világ első fúziós erőműve. Számos magán fúziós start-up bejelentette, hogy működtetni fognak egyet a korai 2030-as évekre, míg az Egyesült Királyság kormánya azt mondta, hogy „STEP" fúziós erőműve 2040-re fog üzemelni. Kína azt mondta, nekik elkészül egy 2035-ben.

(Forrás: New Scientist)