A magfúzió elsajátítása Tudományos és műszaki dosszié, áttekintések; Geokonfluenciák
A magfúzió - az a folyamat, amelynek során két könnyű atommag együtt nehezebbé válik és energiát szabadít fel - ez a folyamat a nap szívében működik. Milyen feltételek mellett lehetne kihasználni az emberiség jövőbeli energiaigényének kielégítését? A Nap belsejében a hidrogénmagok ütköznek és egyesülnek rendkívül magas hőmérsékleten (kb. 15 millió ° C) és hatalmas gravitációs nyomás alatt: 600 millió tonna hidrogén egyesül héliummá. A Földön a gravitációs erők túl gyengék ahhoz, hogy önmagukban fenntartsák a magok kellő mértékű elzárását. A hőmérsékleteknek még magasabbnak kell lenniük (körülbelül tízszer magasabbnak!). A fúziós reakciók megvalósításához más eszközökkel létrehozott elszigeteltségnek kell lennie.
A fúzió emberi irányítása kihívást jelent jelentős, amelybe a világ minden tájáról érkeznek tudósok és mérnökök. A fúzióval kapcsolatos kutatások az elmúlt évtizedekben óriási előrehaladást eredményeztek az ITER nemzetközi kísérlethez vezetve, amelynek fő célkitűzései a következők voltak: a fúzió felhasználása energia előállítására; adja meg az első fúziós erőmű tervezéséhez és üzemeltetéséhez szükséges adatokat. Hosszú távú cél olyan prototípus-reaktorok létrehozása, amelyek biztonságosan működhetnek, tiszteletben tartják a környezetet és gazdaságilag életképesek. Az ITER projekt lehetővé teszi a tudósok számára, hogy először vizsgálják meg az égő plazma * fizikáját, amelyet belső fúziós reakciók melegítenek fel, és amelyet a mágneses bezárásnak (tokamak) köszönhetően "hosszú" (300 másodpercnél hosszabb) ideig tartanak.
* Plazma: az anyag állapota (például szilárd, folyékony és gáz halmazállapotú) töltött részecskék keverékéből áll: pozitív töltésű ionok és negatív töltésű elektronok. A szokásos hőmérsékleten egy szigetelőgázt nagyon magas hőmérsékleten ionizálhatunk, a kapott szabad elektronok és atommagok "levese" egy plazma, egy folyadék, amely áramot vezet.
A magfúziós kutatás rövid története
Jean Perrin már 1919-ben felvetette, hogy a hélium (He) hidrogénből (H) történő szintézise lehetővé teszi a mesés energia megragadását. 1951-től alakult ki a termonukleáris reakciók szabályozásának szisztematikus kutatása, először az Egyesült Államokban, majd a volt Szovjetunióban, Nagy-Britanniában és Franciaországban, a Fontenay aux Roses, Saclay és Grenoble CEA központokban, amelyek 1984-ben Cadarache-ban csoportosultak át. . Az 1978-ban elindított Tore Supra projektet úgy tervezték, hogy kvázi stabil állapotban tanulmányozza a plazmákat. 1988-ban kezdte meg működését a cadarache-i CEA Központban. A kapott eredmények az ITER projekt fejlesztésének modelljévé tették.
Európai szinten a "fúziós" programnak sikerült a tagállamok (plusz Svájc) összes erőfeszítését ötvöznie a lehető legnagyobb előrelépés érdekében: a "Közös Európai Torus" (JET), a tokamak (lásd alább) a legnagyobb és a legnagyobb Az akkori világban hatalmas, 1983-ban kezdte meg működését az Egyesült Királyság Oxford közelében, Abingdonban, ezzel Európát a nemzetközi fúziós kutatások élére állította. Az összes európai programot 1959 óta koordinálja az Euratom - CEA szövetség.
A rekordok világszerte követték egymást: 1993-ban az amerikai "Tokamak Fusion Test Reactor" (TFTR) 6 MW energiát szolgáltatott; 1997-ben a JET a deutérium-trícium keverékkel 16 MW fúziós energiát adott; újabban, 2003-ban, a Tore Supra hat percnél hosszabb kisütést kapott körülbelül 300 kWh (2,8 MW teljesítmény) energiával.
Az ITER fő elődje az elődök folytatásaként 500 MW fúziós energiát termelő plazmák elérése és tanulmányozása 400 másodperc alatt, azaz 10-szer több energiát termelő plazma, mint az injektált energia.
A 21. század első évtizedében két kutatási irányt folytattak a kellően forró plazma előállításához, ahhoz, hogy azt elég hosszú ideig korlátozzák, és visszanyerjék a fúziós reakciók által felszabadított energiát:
1) A tokamak út a mágneses bezárással történő fúzió elvének megfelelően, egy torikus kamra körül, amelybe plazmát injektálnak, intenzív mágneses teret termelő tekercsekkel körülvéve.
2) Az üzemanyag lézersugarakkal történő bombázásával az úgynevezett tehetetlenségi fúzió elve szerint. Ez az út körvonalazódik Franciaországban, a CEA katonai alkalmazásának hátterében, Valduc központjában (Burgundiában, Dijon közelében), és várja azokat az eredményeket, amelyeket a Center d a CEA Aquitaine (CESTA) tudományos és műszaki vizsgálata *.