A fúziós reaktorok a jövő zöld energiaellátásának kulcsszereplői lehetnek, ha sikerül kitalálni, hogyan lehet hatékonyan energiát nyerni belőle. Princetoni diákok most úgy gondolják, hogy rájöttek a megoldásra – írja a Science Alert.
A Franciaországban épülő ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor – Nemzetközi Kísérleti Termonukleáris Reaktor), valamint a többi fúziós reaktor az atomreaktorok ellentéteként működik.
Míg a paksihoz hasonló reaktorokban atomhasadás történik, a fúziós reaktorban – egyszerűen fogalmazva – egyesülnek az atommagok. Az atomreaktorban szabályozott láncreakció valósul meg, a maghasadás során pedig gyors neutronok keletkeznek, amiket le kell lassítani (Pakson például vízzel), mert azok nagyobb valószínűséggel hoznak létre újabb hasadásokat. A lassított neutronok újabb és újabb nagyobb izotóphoz csapódnak, fenntartva a láncreakciót – ezt nevezzük fissziónak.
Fúzió során két kisebb atom egy nagyobbá egyesül, és ugyanúgy nagysebességű neutron szabadul fel, mint a fissziónál, csak itt nem hasítja az atommagot, továbbá a fúziós reaktor fala befogja a neutronokat és azok energiáját. A fúziós folyamathoz olyan körülményekre lenne szükség, mint amilyenek a mi Napunkban is jelen vannak: óriási hőre, gravitációra és sűrűségre, de mivel a reaktorban nem vagyunk képesek a csillagunkban fellelhető gravitációs nyomást megteremteni, nem hidrogént, hanem annak izotópjait, tríciumot és deutériumot fognak ütköztetni a kutatók. Addig hevítik a gázt, míg a részecskék mozgása már annyira gyors, hogy azonos töltésük sem képes kitéríteni őket egymás útjából: ehhez kell a Nap hőmérsékletének tízszerese, ami nem kevesebb, mint 150 millió fok.
Az ITER, ahogy a legtöbb jelenlegi kísérleti reaktor, egy tokamak nevű kamrában áramoltatja majd a plazmát. Csakhogy itt diszrupció is megjelenhet, ez a plazma gyors hőveszteségéhez és végeredményben a plazma széteséséhez vezet. Kiváltó oka az, hogy a plazmaáram bizonyos eloszlásánál a plazmában gyorsan növekvő mágneses szigetek jelennek meg, amelyek végül lerombolják a plazmát összetartó mágneses tér szerkezetét. A jelenség határt szab a fúziós plazma sűrűségének, nyomásának, és áramának – írja a magfuzio.hu.
A Princeton Egyetem diákjai most olyan elméleti megoldásról számoltak be a Physics of Plasmas tudományos folyóiratban, amely a mágneses szigetek létrejöttét gátolja meg. A diákok szerint rádiófrekvenciás hullámokat kell a plazmába lőni, ami megakadályozza, hogy a szigetek kialakuljanak, vagy ha már kialakultak, gátolja a növekedésüket. A kutatók szerint ezzel komolyan stabilizálni lehetne a reaktorok működését, és hatékonyabbá lehetne tenni őket.
Főkép: BORIS HORVAT / AFP
