Az USA DIII-D Nemzeti Fúziós Létesítménye fontos mérföldkőhöz érkezett a nukleáris fúziós kutatások terén: az intézmény ugyanis befejezte a 200 000. kísérleti ciklusát, vagyis ennyi “lövés dördült” eddig – számol be róla a sajtóközlemény. Dr. Richard Buttery, a DIII-D igazgatója így fogalmazott:

“A 200 000 lövés elérése önmagában is lenyűgöző eredmény, de ennél sokkal többről van szó.”

A nukleáris fúzió – amely folyamat a Nap és a csillagok energiatermelési módja is – a könnyebb atomok egyesítését jelenti, mely során nehezebb atomok jönnek létre, miközben hatalmas energia szabadul fel. A Földön ez azért kívánatosabb eljárás a jelenlegi, maghasadásra épülő energiatermelésnél, mert ez utóbbival ellentétben a fúzió minimális környezeti hatással jár, miközben radioaktív hulladék sem keletkezik. A fúziót így gyakran biztonságos, gyakorlatilag korlátlan energiaforrásként emlegetik – nem meglepő tehát, hogy a globális kutatási erőfeszítések egyik kiemelt célpontja.

A DIII-D létesítményben egy tokamakban, tehát egy fánk alakú eszközben végzik a kísérleteket (ami a cikkünkhöz mellékelt képen is látható), amely erős elektromágnesekkel tartja helyén a túlhevített plazmát. Az itt nyert értékes adatok nemcsak a fúzió tudományos hátteréről árulnak el sokat, hanem elősegítik a gyakorlati cél megvalósulását, tehát a tényleges fúziós erőművek tervezésének finomhangolását is. Dr. Buttery szerint

“Minden egyes lövés egy megoldott kihívást, megválaszolt kérdést, elindított vagy előrehaladott karriert, illetve új technológiát jelentett.”

A DIII-D legutóbbi áttörései közé tartozik a plazmasűrűség elméleti határainak túllépése és a nagy szilárdságú fúziós plazmák előállítása. Ezek a fejlesztések pedig megkerülhetetlenek a költséghatékony és úgy általában is effektív fúziós erőművek tervezése szempontjából. Dr. Jean Paul Allain, a fúziós energiatudományok tudományos igazgatója szerint a DIII-D diagnosztikai képességei nélkülözhetetlenek a modellek validálásához, amivel a jövőbeli prototípustervezésekhez nagyon erősen hozzájárulnak.

A DIII-D kutatóinak nemrégi, fontos felfedezése például, hogy a tokamakokban létrejövő úgynevezett “mágneses szigetek” milyen hatással vannak a plazma stabilitására. Ezek a mágneses szigetek apró, szabálytalan mágneses területek, amelyek megzavarhatják a plazma áramlását, és amikor ilyen zavarok keletkeznek, az csökkentheti a plazma stabilitását – ez értelemszerűen komoly kihívás a fúziós folyamat fenntartásában. A kutatók most viszont jobban megértették, hogyan lehet ezeket a mágneses szigeteket kezelni, ami fontos lépés ahhoz, hogy a jövőben stabilabb és biztonságosabb fúziós reaktorokat tudjunk építeni.

A fúziós tudomány fejlődése mellett a DIII-D több mint 100 szervezet – köztük magáncégek – közötti együttműködést is segíti, így támogatja a szektorok közötti tudáscserét is.

A DIII-D kutatásai természetesen összhangban állnak a globális fúziós kezdeményezésekkel is. A terület pedig egyáltalán “nem aludt el”, fontos előrelépések történtek és fognak történni a közeljövőben: az Egyesült Királyság MAST Upgrade projektje például rekordot jelentő 1600 plazmaimpulzus létrehozását tűzte ki célul, míg a Tokamak Energy bemutatott egy olyan fúziós erőmű tervet, amely akár 70 ezer otthon energiaellátására is alkalmas lehet. Az amerikai General Atomics, amely a DIII-D üzemeltetéséért felelős, pedig kifejlesztette a FUSE nevű szoftverplatformot, hogy felgyorsítsa a fúziós reaktorok fejlesztését.

(Kép: a DIII-D belső tere, a 2024-es jelentős fejlesztést követően az új rendszerek és fejlesztések tovább erősítik a DIII-D pozícióját, mint a világ egyik legkorszerűbb és legsokoldalúbb mágneses fúziós kutatólétesítménye, forrás: General Atomics)