Kereső toggle

Lézerforradalom

Új energiaforráson dolgoznak Amerika áramellátásáért

Továbbítás emailben
Cikk nyomtatása

A csillagokat hozná le az égből egy amerikai laboratórium magfúzión dolgozó részlege, a National Ignition Facility (NIF), amely a közelmúltban sikeres előkísérletet hajtott végre, és több mint hárommillió fokos hőmérsékletet hozott létre egy toll nagyságú, hidrogénnel, tríciummal és deutériummal töltött kapszulában.

Az NIF mottója arra a folyamatra utal, amely a csillagokban, és közülük a legismertebben, a Napban is zajlik: a magfúzióra. Az atommaghasadással ellentétben – ahol egy nehéz atom szakad két részre, miközben energia szabadul fel –, a magfúzió során két hidrogénatom egyesül héliummá, ami hatalmas energiatermeléssel jár. A Teller Ede által alapított Lawrence Livermore kutatóintézet célja, hogy laboratóriumi körülmények között valósítsa meg a magfúziót. Eddig ugyanis csak a Teller és Stanislaw Ulam által megalkotott hidrogénbomba volt képes „hamisítatlan” fúziót létrehozni. A gond csupán az, hogy a Teller–Ulam-módszer első lépése „végy egy atombombát”, aminek a felrobbantása elegendő energiát termel, hogy beindítsa a bomba közepébe helyezett trícium-deutérium keverékben a fúziót. Ez természetesen nem követhető módszer egy civil alkalmazású fúziós erőműben, másképp kell tehát megvalósítani a termonukleáris reakció feltételeit.
A legelterjedtebb, szinte hagyományosnak nevezhető berendezés, amellyel ezt meg lehet(ne) valósítani a Tokamak-nak nevezett szovjet találmány, amelyet egy nagy fánkhoz hasonlító tekercsként kell elképzelni, amelynek belsejében plazma áramlik. A jelenleg is fennálló probléma az, hogy nem sikerült több energiát nyerni, mint amennyit be kellett fektetni a plazmaállapot létrehozásához. Az eddigi kudarcok ellenére az Európai Unió és néhány társult ország (Dél-Korea, Kína, India, Japán és Oroszország) Dél-Franciaországban építi meg az International Thermonuclear Experimental Reactor (ITER) elnevezésű fúziós erőművet, amelynek építését még 2008-ban kezdték el, és amelynek 2018-ra kellene szállítania az önfenntartó magfúziót. A helyzet sajnos nem ennyire egyszerű, az eredeti költségeket már most meg kellett duplázni, és a projekt még csak kezdeti stádiumában van.
A Tokamaktól teljesen eltérő módszert választottak azok az amerikai kutatók, akik a világ legerősebb lézerrendszerét alkalmazzák a fúzió berobbantásához. A három futballpályányi méretű épületben a 192 lézernyaláb összesen 1500 métert tesz meg a kiinduló vezérlő lézeroszcillátortól, egészen a 10 méter átmérőjű gömbig, amelynek a közepén helyezkedik el a kapszula a trícium és deutérium keverékkel. A vezérlő oszcillátor körülbelül ötven pikoszekundumos – a másodperc 20 milliárdod része – lézerimpulzusokat bocsát ki, melynek következtében rövid ideig nagy energiát képes összesűríteni, gyakorlatilag a kiindulási energia milliárdszor milliószorosát. Összehasonlításképpen, a kommerciális lézererősítőkben az erősítés mértéke „csupán” milliószoros, vagyis az NIF lézere ennek a négymilliárdszorosára képes. Az út végén az eredetileg infravörös lézernyalábokat speciális kristályok segítségével ultraibolya színűvé változtatják, ezt követően lépnek be a robbanótérbe.
Mindez nagyon egyszerűen hangzik, de az előzetes kísérlet sikeréhez is hatalmas erőfeszítésekre volt szükség. A három futballpálya alapterületű és tízemeletnyi magas NIF-et 1997-ben kezdték el megépíteni, és majdnem kétmillió munkaórára volt szükség a befejezéséhez. Az NIF a világ legnagyobb optikai berendezése, mintegy negyvenszer nagyobb a területe, mint a Hawaii szigetén található óriás teleszkópnak. A 192 lézernyalábot mintegy hatvanezer műszer és 850 számítógép szinkronizálja, hogy torzításmentesen és tökéletesen egyszerre érkezve hozzák létre azt a szuperimpulzust, amely berobbantja (majd) a magfúziót a hűtött kapszulában található üzemanyagban. A Lawrence Livermore kutatói a sikeres előkísérletet követően – amelynek során többmillió fokos hőmérsékletet sikerült létrehozniuk – most próbalövéseket hajtanak végre, a tökéletes üzemanyag (hidrogén, deutérium, trícium) keverékét kutatva. Terveik szerint már két év múlva sikerül elérni a fenntartható magfúzióhoz szükséges százmillió Celsius-fokot is. A merész tervek azzal számolnak, hogy 2050-re már az Egyesült Államok egynegyedét fúziós erőművekkel generált árammal lehetne ellátni.

Olvasson tovább: