Wielkie osiągnięcia i przyszłość reaktora termojądrowego JET

Az Európai Torus egyesítésű (JET) egy nukleáris fúziós kísérlet, ami Culhamban, Angliában található, lenyűgözte a világot azáltal, hogy rekordmennyiségű energiát ért el egyik legutóbbi tesztüzemében. A JET, 40 év üzemeltetés után, 2019 decemberében bezárta kapuit, de maradandó hatást hagyott a termonukleáris plazma kutatási területén.

A termonukleáris reaktorok gyakran azonosítják azzal a folyamattal, ami a Napot fényesen tartja. Ez azonban nem teljesen pontos. A Napban a termonukleáris reakciók üzemanyaga a protonok, a hidrogén legkönnyebb és leggyakoribb izotópjainak magjai. Ezeket a protonokat alakítják geometriaiát atommaggá (két proton és két neutron) azáltal, hogy több lépésben haladnak. Másrészt a JET, mint egy tokamak reaktor, egy lépésben hoz létre héliumot a két nehezebb hidrogénizotóp – deutérium és trícium – magjainak reakciójával. Mind a napban, mind a földön történő termonukleáris fúziós reakció óriási mennyiségű energiát generál, de különböznek a szubatom kísérőanyagokban – két pozitron és két neutrínó azonosíthatóak a napreakció során, míg egy neutron jelenik meg a termonukleáris reakcióban.

A JET reakciójának űre, amint azt a neve is jelzi, torusként lett kialakítva. Mágneses mezei zárták és hevítették a deutériumot és tríciumot ebben a toroidális űrben, amely egyfajta plazmát (egy állapot, amelyben az atommagok és elektronok szét vannak választva) hozott létre, egy 90 köbméteres térfogatban. 150 millió Kelvin hőmérsékleten ezek a magok ilyen plazmában ütköznek egymással a fúzió eléréséhez.

A JET sosem volt hivatva prototípusnak az elektromos energia előállításában. Célja a termonukleáris plazma fizikájának tanulmányozása volt, nem a fogyasztottnál több energia létrehozása. Azonban, amikor a műveletek iktattak tavaly októberben, sikerült elérniük egy folyamatos termonukleáris reakciót, ami 5.2 másodpercig tartott, 69 megajoule energiát generálva átlagos 13 megawattos teljesítmény mellett. Bár ez elhanyagolható érték a modern erőművek gigawatt szintű normáihoz képest, a rekordot állítja be a tokamak reaktorok között és fontos lépést jelent a helyes irányba.

Sok irány van a jövőben a technológia fejlesztése számára. Néhányan várnak az ITER projektben, egy kísérleti tokamakban, amit kormányok konzorciuma épít Franciaországban. Az SPARC projekt, egy tokamak, amit a Commonwelth Fusion Systems Massachusetts-ben épít, sok lehetőséget tartogat egy kereskedelmi céllal rendelkező áramfejlesztő gép létrehozására. Ezenkívül más cégek az Észak-Amerikában és az Egyesült Királyságban, különböző technológiákat használva, hozzájárulnak a terület fejlesztéséhez. Az Egyesült Királyság kormánya szintén tervez egy tokamak reaktor projektet a nevén STEP. Mindezek a törekvések hasznot húznak az évek során a JET által szerzett eredményekből, teljesítményekből és tapasztalatokból. Ez egy szimbolikus búcsú egy bizonyos szakasztól a termonukleáris fúziós kutatás területén.

GYIK szakasz, ami az alapvető témákon és információkon alapszik az előző cikkben:

1. Mi az a JET?

A JET (Egyesített Európai Torus) egy nukleáris fúziós kísérlet, ami Culhamban, Angliában található. A JET egy tokamak reaktor, ami termonukleáris plazmát vizsgál.

2. Hogy különböznek a termonukleáris reaktorok a Napfolyamatától?

A Napon a termonukleáris reakciók üzemanyaga a protonok, a hidrogén legkönnyebb izotópjainak magjai. Ezzel ellentétben a JET deutériumot és tríciumot, a két nehezebb hidrogénizotópot használja a hélium előállításához.

3. Milyen a JET reakciós edénye?

A JET torus alakú, ahol mágneses mezők zárják és hevítik a deutériumot és tríciumot egy 90 köbméteres plazma létrehozásához.

4. Mi volt a JET célja?

A JET célja nem az volt, hogy elektromos energiát termeljen, hanem a termonukleáris plazma fizikáját tanulmányozza.

5. Milyen eredményei voltak a JET-nek?

Az utóbbi tesztüzemei során a JET rekordmennyiségű energiát ért el, amely 5,2 másodpercig tartott és 69 megajoule energiát generált átlagos 13 megawattos teljesítmény mellett.

6. Milyen kilátásai vannak ennek a technológiának?

Az ITER projekt, egy kísérleti tokamak Franciaországban, valamint az SPARC projekt, egy tokamak, amit Massachusetts-ben építenek, a lehetőségét hordozzák egy kereskedelmi áramtermelés elérésének. Más vállalatok, különböző technológiákat használva, hozzájárulnak a terület fejlesztéséhez. Az Egyesült Királyság kormánya egy tokamak reaktor projektet tervez STEP néven.

A cikkben használt kifejezések szótára:

1. Nukleáris fúzió – az atommagok összekapcsolódásának folyamata, amely hatalmas mennyiségű energiát generál.
2. Plazma – egy olyan anyagállapot, amelyben az atommagok és az elektronok el vannak választva.
3. Tokamak reaktor – egy termonukleáris reaktor típusa, amelyben a plazmát mágneses mező tartja és irányítja.
4. Protonok – a hidrogén legkönnyebb izotópjainak magja, amely egy protonból áll.
5. Deutérium és trícium – a hidrogén nehezebb izotópjai, amelyeket a tokamak reaktorok termonukleáris reakcióihoz használnak.
6. Termonukleáris energia – energia ami a termonukleáris plazmában lezajló nukleáris reakciókból származik.

Javasolt kapcsolódó linkek:

1. ITER projekt honlapja
2. SPARC projekt honlapja
3. Információ a STEP projektrol