A tokamak olyan eszközök, amelyeket mágneses elzárással történő fúzióban használnak. Ezekben a reakciókban erős mágneses mezőt használnak a forró fúziós tüzelőanyag-plazma szabályozására és tárolására a reaktormagban. A plazmát semleges sugárinjektálással vagy rádiófrekvenciás melegítéssel magas hőmérsékletre melegítik. A fő cél egy stabil plazmaállapot fenntartása, amelyben a fúziós reakciók folyamatosan lejátszódhatnak, korlátlan energiaforrást biztosítva.
Az Oakridge National Laboratory (ORNL), a Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL) és a Tokamak Energy Ltd tudósai által készített közelmúltbeli tanulmány jelentős áttörést jelent a fúziós energia kutatásában. A csapat elérte a közel 100 millió Celsius-fokos hőmérsékletet, ami szükséges ahhoz, hogy a fúziós erőművek kereskedelmi energiát termeljenek.
Ráadásul egy kompakt tokamakban magas hőmérsékletet értek el, amit korábban még senki!
Ebben a tanulmányban a tudósok az ST40 nevű nagymezős gömb alakú tokamak (ST) működési feltételeinek javítására összpontosítottak. Más termonukleáris eszközökhöz képest az ST40 készüléket kisebb mérete és gömb alakú plazmája jellemzi.
A csapat az 1990-es években a TFTR tokamaknál használthoz hasonló megközelítést alkalmazott, amely több mint 10 millió watt fúziós energiát termelt. Az ST40 toroid (fánk alakú) mágneses térben működött, amelynek intenzitása valamivel 2 Tesla felett volt.
A plazma melegítéséhez a csapat 1,8 millió watt nagy energiájú semleges részecskéket használt fel. Bár a plazma kisülése, vagyis az az időszak, amikor a termonukleáris reakciók aktívan zajlottak, mindössze 0,15 másodpercig tartott, a magban lévő ionok hőmérséklete elérte a 100 millió Celsius-fokot.
Az ionhőmérséklet mérésére a csapat a PPPL-nél kifejlesztett TRANSP transzport kódot használta. Ez a kód hasznos, mert figyelembe veszi a szennyeződések és a deutérium, a fúziós reaktorokban használt fő tüzelőanyag mért hőmérsékleti profilját.
Azt találták, hogy a szennyeződések hőmérsékleti tartománya meghaladja a 8,6 keV-ot (körülbelül 100 millió Celsius-fok), míg a deutérium hőmérsékleti tartománya megközelíti ezt az értéket. Ez a megállapítás arra utal, hogy a kísérletben alkalmazott fűtési módszer hatékony volt a kívánt magas hőmérséklet elérésében.
Az eredmények bizakodásra adnak okot a nagy térerősségű, kompakt, gömb alakú tokamákon alapuló termonukleáris erőművek jövőbeli fejlesztése tekintetében. Ezek az előrelépések hatékonyabb és gazdaságilag életképes megoldásokhoz vezethetnek a fúziós energia területén, ígéretes utat kínálva a fenntartható és tiszta energiatermelés felé.
Olvassa el még: