Mi lenne, ha egy öt másodperces reakcióval egy egész otthont működtethetnél? Erről számolnak be brit fizikusok. 2021. december 21-én egy kutatócsoport olyan nukleáris fúziós reakciót figyelt meg, amely mindössze öt másodperc alatt hihetetlenül nagy, rekordot döntő, 59 megajoule energiát generált fenntartott fúziós energiával.
Ez a felfedezés egyike az elmúlt egy év több jelentős fejlesztésének, amelyek a nukleáris fúziós technológiát a fosszilis tüzelőanyag-mentes energia potenciális jelöltjének teszik meg. A kutatók az EUROfusion konzorciumban dolgoztak, és az általuk végrehajtott reakció több mint kétszeresére megduplázta az eddigi fúziós energia rekordot, amely 1997-ben 21,7 megajoule volt. A Joint European Torus (JET) berendezést használták a hatalmas energiakiáramlás létrehozásához.
"Ez a teljesítmény az EUROfusion kutatócsoport több éves előkészületének eredménye" - mondta Tony Donné, az EUROfusion Programmenedzsere. „A rekord, és ami még fontosabb, azok a dolgok, amelyeket a fúzióról ilyen körülmények között tanultunk, és ahogyan ez teljes mértékben megerősíti előrejelzéseinket, azt mutatják, hogy helyes úton járunk egy jövőbeli világához melyet a fúziós energia ural. Ha öt másodpercig fenntarthatjuk a fúziót, akkor öt percig és később öt órán át is meg tudjuk tenni, ahogy fokozatosan növeljük a működésünket a jövőbeli berendezéseinkben."
A JET a világ legnagyobb és legerősebb működő "tokamak" berendezése, amely gyakorlatilag egy óriási, fémfánkhoz hasonlít A tokamak berendezések a plazmát fánk alakban tartják mágneses mezők segítségével, amelyek hatalmas mennyiségű hőt tartanak fenn a folyamat végrehajtásához. A JET-en belül a hőmérséklet elérheti a 150 millió Celsius fokot, ami tízszer magasabb, mint a Nap közepének hőmérséklete.
Ez a kísérlet fontos az ITER számára a felkészüléshez - egy építés alatt álló, 80 százalékosan elkészült tervhez, amely a JET tokamak még nagyobb verziójának megépítését célozza. Ez alkalommal a tudósok nem csak energiát akarnak létrehozni - az ITER célja az energiatermelésben a nettó érték elérése, vagyis több energia kinyerése, mint amennyi a folyamathoz befektetésre kerül. A dél-franciaországi projekt 1985 óta zajlik, összehozva Kína, az Európai Unió, India, Japán, Korea, Oroszország és az Egyesült Államok legtehetségesebb energia tudósait. Tervek vannak az EU-Demo-ra is, az ITER utáni következő generációs nukleáris fúziós tokamakokra, amelyek már csatlakoznának a hálózathoz.
A JET működése két összetevőn - deutériumon és tríciumon - alapul. A deutérium a hidrogén stabil izotópja és szerencsére bőven megtalálható a tengervízben - az Amerikai Energiaügyi Minisztérium szerint az előrejelzések szerint a tengervízben minden 5000. hidrogénatom valószínűleg deutérium. Amikor a nukleáris fúziós projektek valósággá válnak, az Energiaügyi Minisztérium becslése szerint egy gallon tengervíz akkora energiát képes előállítani, mint 300 gallon benzin. A trícium viszont ritka a természetben. A radioaktív izotópokat nukleáris reaktorokban "tenyésztik" azáltal, hogy lítiumot energikus neutronoknak tesznek ki. Az ITER szakértői szerint van elegendő kiaknázható lítium a fúziós reaktorok üzemeltetéséhez legalább 1000 évig.
Ezt a két összetevőt aztán a reaktorban található szuperforró plazmába lövik, ahol összezáródnak, hogy héliumot, egy neutronát és persze energiát hozzanak létre. És egy kis mennyiség is sokra megy.
"A deutérium és trícium üzemanyagból nyerhető energia hatalmas" - mondta Tony Roulstone a Cambridge-i Egyetem Mérnöki Karának részlegéből. „Például az Egyesült Királyság jelenlegi elektromos igényének teljes ellátásához egy napra 0,5 tonna deutériumra lenne szükségünk, amelyet a tengervízből lehetne kinyerni."
Természetesen még hosszú út áll előttünk, mielőtt a nukleáris fúziót a „tiszta energia hősének” kiálthatnánk ki. A JET csak öt másodpercig bírta a szélsőséges hőt, ennél viszont sokkal többre lesz szükségünk ahhoz, hogy elérjük a tiszta energia jövőjét, amelyre a legsúlyosabb klímaváltozás elkerülése érdekében szükségünk van.
"Egyértelmű, hogy jelentős változtatásokat kell végrehajtanunk a klímaváltozás hatásainak kezelése érdekében, és a fúzió hatalmas potenciált kínál" - mondta Ian Chapman, a JET együttműködő partnere, az Egyesült Királyság Atomi Energiahatóságának vezérigazgatója. "Az ismereteket építjük és a szükséges új technológiát fejlesztjük, hogy egy alacsony szén-dioxid-kibocsátású, fenntartható alapenergiaforrást nyújtsunk, amely segít megóvni a bolygót a jövő nemzedékei számára. Világunknak szüksége van a fúziós energiára."