A fúziós energiatermelés az emberiség régi vágya. Az eddigi kutatások során nagyon sokféle berendezés készült, közülük a sztellarátor az egyik legrégebbi és legígéretesebbnek látszó megoldás a pozitív energiamérlegű fúziós erőmű megépítéséhez.

A Nap belsejében zajló reakciókat akarják létrehozni a Földön

A sztellarátor olyan berendezés, amely erős mágneses terekkel tartja össze a plazmát a szabályozott magfúzió létrehozásához. Ezt a berendezéstípust Lyman Spitzer találta fel 1950-ben, és a következő évben meg is épült belőle az első példány a princetoni plazmafizikai laboratóriumban.

A sztellarátor név arra utal, hogy a Napban zajló reakciókat a Földön megvalósítva hozzák létre a szabályozott magfúziót, amellyel hatalmas mennyiségű tiszta (üvegházhatást és atomhulladékot nem produkáló) energia állítható elő.

Az 1950-es évektől kezdve számos ilyen típusú berendezés épült. Csakhogy főleg technikai nehézségek, illetve amiatt, hogy akkoriban még nem voltak szuperszámítógépek, amelyek el tudták volna végezni a szükséges számításokat, lassan fejlődtek.

A másik ígéretes mágneses összetartású fúziós berendezéstípus, a tokamak sokkal gyorsabban fejlődött, egyszerűbb kialakítása miatt. A tokamak ma is az energiatermelő fúziós erőművek kutatásának és építésének fő iránya (lásd: ITER), azonban a műszaki fejlődés eljutott arra a szintre, hogy a sztellarátorok – számos előnyös tulajdonságuk miatt – jó változatai legyenek a tokamakoknak. 

A fúziós reaktorok két alaptípusa

A sztellarátor és a tokamak közötti alapvető különbség, hogy a tokamakban egy központi tekercs található, amely áramot hajt a plazmában. Ez megcsavarja a mágneses teret, és lehetővé teszi a plazma összetartását. Ezzel szemben a sztellarátorban nincs központi tekercs, nem hajtanak áramot a plazmában, a csavart mágneses teret bonyolult alakú külső tekercsekkel hozzák létre. Így a tokamakok esetében fellépő számos nehézség kiküszöbölhető, viszont egy ilyen berendezés tervezése és megépítése sokkal összetettebb.

A fenti képen bal oldalon láthatjuk a sztellarátorok felépítését, jobb oldalon pedig a tokamakokét. A felső két kép mutatja a plazma és a tekercsek alakját, illetve elhelyezkedését. Az alsó két képen két valós berendezést láthatunk. Jobb oldalon a JET belsejét, a világon legnagyobb tokamak típusú fúziós kísérleti berendezését, amely Nagy-Britanniában található. Bal oldalon a Wendelstein 7-X (W7-X) nevű sztellarátor látható, amely Németországban épül, és ezen a nyáron tervezik az indítását. A W7-X-et a világ legbonyolultabb fúziós berendezésének („a sztellarátorvilág JET-jének”) tartják, egyrészt mérete, másrészt amiatt, hogy következő lépésként – ha a kísérletek kedvező eredményekkel zárulnak – a jövőben egy hasonló, erőműméretű berendezés is épülhetne.

Magyar fejlesztés a biztonságos működés céljából

A Wendelstein 7-X az európai fúziós kutatások egyik alappillére, egyben Németország egyik legnagyobb kutatási és fejlesztési beruházása. A W7-X-hez magyar kutatók és mérnökök terveztek és építenek tíz kamerából álló, intelligens videomegfigyelő rendszert, amelynek már a berendezés működésének első pillanatától fontos szerepe lesz. Az MTA Wigner Fizikai Kutatóközpont szakemberei a tavasszal véglegesítik és próbálják ki a rendszert, hogy a nyári induláskor minden a legnagyobb rendben működjék majd.

A magyar video-diagnosztikai rendszer feladata, hogy megvédje a berendezést a károsodástól, ha a reaktor esetleg elromlana. A tíz kamera az egész berendezés belsejét látja, és az áttekintő képek mellett képes egyes kritikus területek monitorozására, illetve az adatok valós idejű feldolgozására is. Az eredményeket ezután eljuttatja más rendszereknek, például a berendezés vezérlő rendszerének, amely a kameraképek alapján szükség esetén biztonsági leállást hajt végre.

Magyar kutatók a W7-X mellett a világ több más vezető fúziós berendezése számára is építenek és üzemeltetnek hazai fejlesztésű mérőberendezéseket.