Tesztelik a kísérleti fúziós reaktor üzemanyagát

Tesztelik az ITER-be (International Thermonuclear Experimental Reactor – Nemzetközi Kísérleti Termonukleáris Reaktor) szánt üzemanyagot a brit JET (Joint European Torus) tokamakban – írja a Popular Mechanics.

Az olyan fúziós reaktorok, mint az ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor – Nemzetközi Kísérleti Termonukleáris Reaktor), az atomreaktorok ellentéteként működnek. Míg a paksihoz hasonló reaktorokban atomhasadás történik, a fúziós reaktorban – egyszerűen fogalmazva – egyesülnek az atommagok. Az atomreaktorban egy instabil, radioaktív izotópot nagy sebességű részecskékkel bombáznak (ezek a részecskék általában neutronok), így az atomok felhasadnak kisebb részecskékre. A nagy izotópból két kisebb izotóp jön létre, valamint nagysebességű neutronok, amelyek újabb és újabb nagyobb izotóphoz csapódnak, fenntartva a láncreakciót – ezt nevezzük fissziónak. A fúzió viszont csak extrém nyomás és hő hatására jöhet létre.

Kapcsolódó

A jövő atomreaktorából sosem lesz második Csernobil

Máshogy működik a fúziós reaktor, mint a hagyományos atomerőmű, ezért lényegesen biztonságosabb is. A lehetséges veszélyekről a jövő erőműinek alapját képező ITER szakértőit kérdeztünk.

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.

A gáz hamar ionizálódik és plazma állapotba kerül: a nagy erejű ütközések hatására a negatív töltésű elektronok és a pozitív atommagok elszakadnak egymástól, de nem alkotnak újabb kötéseket, az atommagok és az elektronok külön vannak jelen ugyanazon térben. A fúzió során hélium keletkezik, valamint szabadon cikázó neutronok, amiknek a mozgási energiája adja azt a hőt, amit a reaktor termel.

Ezt a tríciumból és deutériumból álló „üzemanyagot” tesztelik most a JET kutatói, ez az egyik főpróba az ITER tervezett 2035-ös indulása előtt. Érdemes tudni, hogy az egész világon csak 20 kilogrammnyi trícium található, ami egy nagyon törékeny hidrogén-izotóp, és kifejezetten rövid a felezési ideje. A deutérium ezzel szemben nagyon stabil, és a hidrogén leggyakoribb izotópja. Az ITER a két anyag 50-50 százalékos keverékét fogja használni, ha beindul, a JET szakértőinek pedig most az a feladata, hogy megtalálják a megfelelő mennyiséget a fúziós reaktor működtetéséhez.

Az ideális keverék ugyanis pont annyi deutériumot és tríciumot tartalmaz, valamint pont annyi plazmaimpulzussal dolgozik, hogy

elegendő hő generálásával fenn tudja tartani a további fúziós reakciókat. 

A jövő kereskedelmi fúziós reaktoraiban ez a keverék lesz az, ami az elektromos áramot generálni fogja. A JET feladata azonban egyelőre a tudományos kutatás, áramot még nem termel – és az ITER is mindössze kutatóreaktor lesz, nem fogják rákapcsolni a hálózatra.

A főképen az ITER hűtőkamrája látszik.