Új idők, egyre kiélezettebb verseny
Sokan viccelődnek azzal, hogy a fúziós energia mindig harminc évre van tőlünk, de sosem közeledik. A legújabb eredmények azonban azt mutatják, hogy a tudósok végre valóban közelebb kerültek a rég áhított célhoz. Tony Roulstone, a Cambridge-i Egyetem nukleáris mérnöke szerint most már tizenöt-húsz évre becsülhető a nagy áttörés. Az igazi különbséget az új szupravezető mágnesek jelentik, amelyekkel hatékonyabban tartható kordában a plazma.
A Wendelstein rekordját azonban a britek is túlszárnyalták: az angliai JET (Joint European Torus) reaktor – még tavaly, a leállítása előtt – 60 másodpercig tudta egyben tartani a forró plazmát. A JET plazmatere ráadásul háromszor nagyobb, mint a Wendelsteiné, ami előnynek tűnik, de sokak szerint így a német projekt a technikai bravúrok igazi bajnoka.
Stellarátorok vs. Tokamakok: két út ugyanoda
Évtizedek óta tart a barátságos versengés a német stellarátorok (például a Wendelstein 7-X) és a tokamakok (mint a JET) között. Mindkét típus eltérő módon próbálja elérni ugyanazt a célt: mágneses térben tartani egy extrém forró plazmát, ahol a deutérium és a trícium (két nehéz hidrogénizotóp) magfúziója zajlik.
A világ legnagyobb tokamakja, az ITER Franciaországban épül, míg a stellarátorok bonyolultabb mágneses pályákkal, viszont nagyobb stabilitással működnek. A stellarátorok előnye, hogy nem kell bennük elektromos áramot indukálni a plazmán keresztül, ezért a plazma stabilabb, és hosszabb ideig fenntartható anélkül, hogy a reaktor fala megsérülne.
Lézeres fúzió: fények és árnyékok
Az elmúlt években azonban egy új irány, a lézeres magfúzió (inercia-konfines fúzió, angolul Inertial Confinement Fusion) is történelmet írt: 2022-ben a National Ignition Facility (NIF) laborjában több energia keletkezett a reakció során, mint amennyit a fűtő lézerek magába az üzemanyag-pelletbe juttattak. Ez óriási tudományos bravúr: először sikerült önfenntartó fúziós láncreakciót laboratóriumi körülmények között elérni, ami olyan, mintha egy gyufaszál lángjából máglya keletkezne.
Ennek ellenére a lézeres út jelentős hátrányokkal jár: a 192 lézer feltöltéséhez több mint 12 óra szükséges, és az elhasznált energia százszorosa annak, amit a pehelynyi üzemanyag-robbanás lead. Tényleges villamosenergia-termeléshez naponta másodpercenként tíz pelletet kellene felrobbantani, amire jelenleg csak mesterséges intelligencia alapú, merész startupok vállalkoznak – ilyen például a német Marvel Fusion vagy az amerikai Xcimer Energy.
Szupravezető mágnesek: a siker kulcsa?
A modern mágneses fúziós reaktorokban, mint a Wendelstein vagy a JET, már egyre erősebb, cseppfolyós héliummal hűtött szupravezető mágnesek működnek, amelyek lényegében nulla elektromos ellenállással üzemelnek. Ezekkel a mágnesekkel kevesebb veszteséggel, pontosabban és hosszabban zárható be a forró plazma, így nő az esélye a stabil, folyamatos üzemnek. Roulstone is úgy véli: ezek jelentik a fúziós energia jövőjét, míg a lézeres (NIF-féle) megközelítést túlzottan bonyolultnak tartja.
Magáncégek: belépnek a szuperbajnokok
A magánszektor is fokozza a tempót: a kanadai General Fusion Vancouver mellett fejleszti saját, dízelmotor-szerű, MTF technológiára épülő reaktorát, mellyel már a 2030-as évek elején áramot szeretnének betáplálni a hálózatba. Az MIT spin-off Commonwealth Fusion Systems Massachusettsben egy 400 megawattos (kb. 150 ezer háztartást kiszolgálni képes) kompakt tokamak reaktorral, az ARC (Fejlett Reaktor Koncepció, angolul Advanced Reactor Concept) prototípussal készül berobbanni a piacra ugyanebben az évtizedben.
A befektetések mértéke már egyre inkább meghaladja az állami finanszírozást – egyes szakértők szerint ez lehet az a döntő lendület, amely a „nehezebb műszaki problémák”, mint például az űrutazás vagy a magfúzió, megoldását felgyorsítja.
Még hosszú az út, de már az út szélén állunk
Bár a lézeres megközelítés úttörő tudományos eredményt hozott, a szakértők szerint mindkét út – akár a mágneses térben tartás, akár a lézeres megközelítés – még évtizedek kutatását és fejlesztését igényli, mielőtt megbízható, nagyüzemi villamosenergia-termelésre lesznek képesek. Az azonban biztos: a mesterséges intelligenciával és új technológiákkal kibővült verseny révén most először tűnik reálisnak, hogy a fúziós energia nem marad puszta álom – hanem hamarosan mindennapjaink része lehet.
