Mozaik | 2021. 06. 17. – 18:00 |

A fenntartható magfúzió megnyitná az utat a korlátlan megújuló energia felé

Fotó: Hirado

Hirdetés

A mágnes első részét – amely 280 ezerszer erősebb mágneses mezőt fog létrehozni, mint amit a Föld produkál – Franciaországba szállítják, ahol az egy korszerű fúziós reaktort fog működtetni.

A fenntartható magfúzió megnyitná az utat a korlátlan megújuló energia felé, ami csökkentené a fosszilis tüzelőanyagok elégetéséből származó, az éghajlatváltozáshoz hozzájáruló szén-dioxid-kibocsátást - jrja a Hirado.

A központi szolenoidként ismert mágnes alkotja majd a világ legnagyobb fúziós reaktorának, az ITER-nek a szívét, ami latinul annyit tesz: „az út”

– tudhattuk meg a Live Science tudományos hírportál cikkéből.

A magfúzió során kisebb atomok egyesülnek, hogy nagyobbakat hozzanak létre – ez a reakció hatalmas mennyiségű energiát szabadít fel.

A teljesen összeszerelt központi szolenoid 18 méter magas és 4,3 méter széles lesz, valamint képes lesz 13 tesla mágneses mezőt létrehozni – amely mintegy 280 ezerszer erősebb a földi mágneses mezőnél –, így elég erős ahhoz, hogy egy egész repülőgép-hordozót felemeljen, amely mintegy százezer tonna súlyú.

A központi szolenoid a valaha épített legnagyobb és legerősebb impulzusos elektromágnes – mondta a Live Science-nek John Smith, a mágnest építő General Atomics cég projektigazgatója.

Központi szolenoid (mágnestekercs)

A központi szolenoid hat különálló modulból áll, amelyeket az ITER-reaktor közepén belül egymásra helyeznek. Az egész mágnes olyan magas, mint egy négyemeletes épület, a súlya eléri 907 tonnát.

Minden egyes modul lényegében egy nagy tekercs, amit egy nagy kemencében több héten át hőkezelnek, hogy tovább növeljék a vezetőképességét, majd a kábeleket szigetelik, és a tekercset a végleges formájába csomagolják.

A szolenoid legegyszerűbb változata a klasszikus tantermi kísérlet, amelyben a tanulók drótot tekernek egy szög köré, és azt egy elemhez csatlakoztatják.

A központi szolenoid mérete és szupravezető jellege azonban azt jelenti, hogy sokkal több elektromos áram tud rajta áthaladni, így erősebb mágneses mezőt tud létrehozni, mint bármi, amit valaha építettek.

Az ITER-t úgy tervezték, hogy egy nagy, fánk alakú vákuumkamrába, az úgynevezett tokamakba kis mennyiségű elgőzölt deutériumot és tríciumot engedjenek, amelyek mindkettő hidrogénizotóp, vagy ugyanannak az elemnek különböző atomtömegű változatai. A tokamak túlhevíti ezeket az izotópokat, eltávolítja az atomok elektronjait, és a gázt plazmává alakítja.

Ez az ultraforró plazma 150 millió Celsius-fok hőmérsékletű lesz, vagyis 10-szer forróbb, mint a Nap magja.

Ezen a hőmérsékleten az atomok fúzióba lépnek, és nagy mennyiségű energiát bocsátanak ki, amely a víz felmelegítésével és a turbinákat megforgató gőz előállításával villamos energia előállítására használható.
A nukleáris fúziót már az 1950-es évek óta több tokamak-reaktorban is megvalósították, de ez mindig csak néhány másodpercig tartott. Ahhoz, hogy a magfúzió életképes lehetőség legyen az áramtermelésre, ezt a reakciót állandó sebességgel kell fenntartani, és kevesebb energiát kell felhasználni, mint amennyit termel.

Itt jön a képbe a központi szolenoid. Elméletileg az általa létrehozott erős mágneses mező rögzíti a plazmát a tokamak belsejében, és fenntartja a reakciót – mondta Smith.

Az első központi szolenoidmodul, amelynek megépítése több mint öt évig tartott, végre készen áll arra, hogy az ITER franciaországi helyszínére szállítsák.

A mérnökök minden egyes modult külön-külön építenek és szállítanak, mivel a teljes mágnes túl nagy lenne a biztonságos szállításhoz – mondta Smith, majd hozzátette: a modulokat külön-külön is megépítik arra az esetre, ha valamelyiket ki kellene cserélni.

A modul szállításának útvonala közúton kezdődik. A General Atomics San Diegó-i bázisáról egy hatalmas, 24 tengelyes vontatóval szállítják egy houstoni kikötőbe. Onnan július elején szállítják a monstre mágnest a franciaországi Marseille-be, ahová augusztus végére érkezik meg, majd ismét közúton szállítják az ITER létesítménybe.

A fennmaradó öt modul és egy további tartalékmodul ugyanezt az útvonalat fogja követni, amikor az elkövetkező néhány évben elkészülnek – mondta Smith.

A 35 résztvevő ország mindegyike – köztük az egész Európai Unió, valamint az Egyesült Királyság, Svájc, Kína, India, Japán, Korea, Oroszország, India, Japán, Korea, Oroszország és az Egyesült Államok – hozzájárult a projekthez a több mint 1 millió egyedi reaktoralkatrész egy részének tervezésével és gyártásával.

A koronavírus-járványnak az ilyen nagy projektekre gyakorolt hatása ellenére az ITER építése továbbra is a 2025-re tervezett ütemterv szerint halad, és jelenleg mintegy 75 százalékban készen van. A teljes körű fúziós reakciókra azonban legkorábban 2035-ben kerülhet sor.

Miért olyan fontos a fúzió?

A fenntartható magfúzió megnyitná az utat a korlátlan megújuló energia felé, ami csökkentené a fosszilis tüzelőanyagok elégetéséből származó, az éghajlatváltozáshoz hozzájáruló szén-dioxid-kibocsátást.

„A fúzió egyike a nagyszabású szénmentes energiatermelés kevés lehetőségeinek” – mondta Smith.

„Biztonságos, tiszta, mindig rendelkezésre álló erőforrást kínál, amely nem termel kibocsátást vagy hosszú élettartamú hulladékot” – emelte ki.

A bolygó felmelegedésének megállításához – vagy akár csak lassításához – a szél-, nap-, árapály- és egyéb megújuló energiarendszereket már jóval az ITER első atomfúziója előtt tömegesen növelni kell. De az általuk termelt energia változékonysága miatt (például a szélturbinák csak akkor működnek, ha fúj a szél) továbbra is a fosszilis tüzelőanyagokra kell támaszkodnunk, hogy a villamosenergia-hálózat megbízható áramellátást biztosítson – tette hozzá Smith.

Ezért létfontosságú, hogy a fenntartható magfúzió minél hamarabb megvalósuljon, és a technológia világszerte elterjedjen.

Hirdetés

Forrás


Ha tetszett önnek a cikk, akkor kattintson az alábbi gombokra!

Kövessen minket a Facebook és az Instagram oldalainkon.
Iratkozzon fel a Telegram csatornánkra is.
Legyen jól informált!