Miközben világszerte vita folyik arról, megvalósítható-e ipari léptékben a fúziós energiatermelés, Kína már a szükséges berendezéseket építi. A Kínai Tudományos Akadémia Plazmafizikai Intézete (ASIPP) befejezte egy 582 tonnás szupravezető mágnes tesztelését. A fejlesztők szerint ez a valaha készült legnagyobb ilyen eszköz, és kulcsszerepet kap majd a „mesterséges Napként” emlegetett jövőbeli kínai fúziós reaktorban.

A D alakú, toroidális szupravezető mágnes 21 méter hosszú és 12 méter széles. Tömege két-három Boeing 747-es utasszállító repülőgépéhez mérhető. Az ASIPP szakemberei által fejlesztett berendezés minden fontos paraméterre kiterjedő tesztsorozaton átesett, majd egy szakértői bizottság hivatalosan is elfogadta.

A fejlesztők közlése szerint az új mágnes térfogata és tárolt energiája egyaránt mintegy 1,3-szerese a Nemzetközi Termonukleáris Kísérleti Reaktorhoz, az ITER-hez készülő hasonló alkatrészekének. Az ITER a fúziós kutatás legnagyobb nemzetközi projektje, amelyben Kína is részt vesz.

A mágnes kritikus csatlakozásainál az elektromos ellenállást sikerült csaknem nullára csökkenteni. Így több mint 100 ezer amperes áram vezethető át rajta szinte energiaveszteség nélkül. Ez a későbbi, kereskedelmi célú fúziós erőművek működésének egyik alapvető feltétele.

Miért kell ekkora mágnes a fúzióhoz?

A „mesterséges Nap” elnevezés olyan reaktorokra utal, amelyek a valódi Nap belsejében zajló folyamatot próbálják reprodukálni a Földön. Ezekben nem üzemanyagot égetnek, hanem hidrogénatomokat ütköztetnek egymással több mint 100 millió Celsius-fokos hőmérsékleten. Ez körülbelül hatszor forróbb a Nap magjánál. A reakció során óriási mennyiségű energia szabadul fel, szén-dioxid-kibocsátás nélkül.

Ilyen hőmérsékleten az anyag plazmává alakul. A plazma nem érhet hozzá a reaktor falához, mert az nem bírná elviselni a szélsőséges hőterhelést. Ezért rendkívül erős mágneses térrel, lebegő állapotban kell tartani a reaktor belsejében. Minél erősebb és stabilabb ez a tér, annál hosszabb ideig és annál hatékonyabban tartható fenn a plazma – ezzel pedig közelebb kerülhetnek a kutatók a tartós fúziós reakcióhoz.

Csaknem 18 percig tartották fenn a plazmát

Az 582 tonnás mágnes nem az egyetlen jelentős kínai eredmény ezen a területen. Az EAST kísérleti szupravezető tokamak – amelyet szintén „mesterséges Napként” emlegetnek – korábban világrekordot állított fel: a szakemberek 1066 másodpercen, vagyis csaknem 18 percen át tartották fenn a 100 millió Celsius-fokos plazmát. Az eredményt 22 kísérletsorozat és mintegy 160 ezer különálló teszt előzte meg.

Kína háromlépcsős terv alapján fejleszti fúziós energetikai programját. A következő állomás egy égőplazma-kísérleti reaktor megépítése, amelyet a tervek szerint 2027 végére fejeznek be. Az új, 582 tonnás mágnes ennek egyik központi eleme lesz.

A kínai program végső célja, hogy hozzávetőleg 2030-ra megkezdődjön a fúzión alapuló ipari villamosenergia-termelés. Ha a terv megvalósul, a technológia gyakorlatilag kimeríthetetlen, szén-dioxid-kibocsátástól mentes energiaforrást kínálhat, amely nem termel a hagyományos, maghasadáson alapuló atomerőművekre jellemző hosszú élettartamú radioaktív hulladékot.

A kínai fejlesztések nemcsak az ország saját programja szempontjából fontosak. Kína az ITER egyik meghatározó résztvevőjeként a nemzetközi reaktor kulcsfontosságú alkatrészeinek több mint 9 százalékát fejleszti. Az általa szállított egységek már átmentek a nemzetközi szakértői értékelésen.

Az óriásmágnes így nem pusztán mérnöki rekord, hanem kézzelfogható lépés a fúziós energiatermelés gyakorlati megvalósítása felé. Kína a szupravezető anyagoktól a kész reaktoregységekig építi saját technológiai láncát. Ha a határidők nem csúsznak, 2030 körül már megjelenhetnek a program első gyakorlati eredményei.