A koreai nukleáris fúziós reaktor eléri a 100 millió Celsius-fokot 30 másodpercen át

A Koreai Szupravetető Tokamak Élenjáró Kutatás kísérlet a Koreai Fúziós Energia Intézetben.

Egy hosszantartó, stabil kísérlet a legújabb bizonyítéka annak, hogy a nukleáris fúzió a fizikai problémától a mérnöki problémára tér át.

Egy nukleáris fúziós reakció 30 másodpercen át tartott 100 Celsius-fokot meghaladó hőmérsékleten. Bár az időtartam és a hőmérséklet önmagukban nem rekordok, a hő és stabilitás egyidejű teljesítménye egy lépéssel közelebb hoz minket egy életképes fúziós reaktorhoz – amennyiben a használt technika arányosan fokozható. Az ITER sokkal ngyobb lesz, mint a KSTAR (Korea Superconducting Tokamak Advanced Research: Koreai Szupravezető Tokamak Élenjáró Kutatás) és nagy a bizonytalanság, hogy tudják alkalmazni nagyobb eszközökre.

A legtöbb tudós egyetért abban, hogy az életképes fúziós reaktor még évtizedekre van, de a járulékos előrelépések a megértésben és eredményekben folyamatosan jönnek. Egy 2021-ben végrehajtott kísérlet létrehozott egy önfenntartáshoz elég energikus reakciót, kidolgoztak elvi modelleket egy kereskedelmi reaktorhoz, miközben a munka folytatódik a nagy ITER kísérleti fúziós reaktorban, Franciaországban.

Most Yong-Su Na a Dél-Koreában lévő Szöuli Nemzeti Egyetem munkatársa és kollégái sikeresen működtedtek egy reakciót extrém magas hőmérsékleteken, ami szükséges lesz egy életképes reaktorhoz, az eszköz belsejében létrehozott plazmát 30 másodpercen át stabilan tartották.

A plazma kontrollálása létfontosságú. Ha megérinti a reaktor falát, a fal gyorsan lehűl, a reakciót eloltja és jelentős kárt okoz az azt tartó kamrában. A kutatók általában a plazmát magába foglaló különböző alakú mágneses mezőket alkalmaznak

– néhány egy perem transzport gátat (edge transport barrier: ETB) alkalmaz, amely a reaktor falának közelében a plazmát egy éles nyomáskikapcsolással faragja, amely állapot megállítja a hő és a plazma szivárgását. Mások egy belső transzport gátat (internal transport barrier: ITB) használnak, ami közelebb a plazma közepéhez magasabb nyomást hoz létre. De mindkettő instabilitást hozhat létre.

Na csapata egy módosított ITB technikát alkalmaz a KSTAR eszköznél, amivel egy sokkal kisebb sűrűségű plazmát valósítanak meg. Úgy tűnik, hogy módszerük a plazma magjában lévő hőmérsékletet fokozza és a széleknél csökkenti, ami valószínűleg meghosszabbítja a reaktor komponenseinek élettartamát.

A Koreai Szupravetető Tokamak Élenjáró Kutatás kísérlet a Koreai Fúziós Energia Intézetben. Forrás: https://www.newscientist.com/article/2336385-korean-nuclear-fusion-reactor-achieves-100-millionc-for-30-seconds/

Dominic Power az Egyesült Királyságban lévő tudományegyetem, az Imperial College London munkatársa azt mondja, hogy egy reaktor által létrehozott energia növelésével igazán forróvá lehet tenni a plazmát, igazán sűrűvé lehet tenni, vagy növelni a bezárás idejét.

Az alacsony sűrűség kulcsfontosságú volt, és a gyors, vagy energikusabb ionok a plazma magjánál - az úgynevezett gyors ionok szabályozta fokozás (fast inons regulated enhancement: FIRE) – szerves részei a stabilitásnak. De a csapat még nem teljesen érti a mechanizmusokat.

A reakciót csak a hardware korlátozásai miatt állt le 30 másodperc után, és hosszabb periódusoknak lehetségeseknek kellene lenniük a jövőben. A KSTAR most le van zárva frissítés miatt, a reaktor falán lévő szén komponenseket kicserélik wolfrámra, ami javítani fogja a kísérletek reprodukálhatóságát.

Lee Margetts az Egyesült Királyságban lévő Mancsester Egyetem munkatársa azt mondja, hogy a fúziós reaktorok fizikáját egyre jobban értik, de vannak technikai akadályok, amikkel meg kell birkózni egy működő erőmű építése előtt. Ennek része azon módszerek fejlesztése lesz, hogy kivonják a hőt a reaktorból és elektromos áram generálására használják. Ez nem fizikai, hanem mérnöki probléma. Ha nem távolítják el a hőt, akkor túlmelegszik és leolvad reaktor.

(Forrás: New Scientist: https://www.newscientist.com/)