A Wignerben fejlesztett kamerák védik a világ egyik legnagyobb fúziós berendezését

A Wignerben fejlesztett kamerák védik a világ egyik legnagyobb fúziós berendezését

A jövő energiatermelésének kulcsa a fúziós reaktor, amelynek fejlesztése kísérleti fázisban van. Az egyik legnagyobb berendezés, az európai fúziós kutatások egyik alappillére nyáron lép működésbe Németországban. A reaktor működését felügyelő kamerarendszert az MTA Wigner Fizikai Kutatóközpontban fejlesztették. 

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

A Nap belsejében zajló reakciókat akarják létrehozni a Földön

A sztellarátor egy 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 az első példány a princetoni plazmafizikai laboratóriumban. A sztellarátor név arra utal, hogy a Napban lezajló 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. Ezek azonban – főleg technikai nehézségek, illetve amiatt, hogy akkoriban még nem voltak szuperszámítógépek, amelyek el tudták volna végezni a megfelelő számításokat egy ilyen berendezés megépítéséhez – 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 technikai fejlődés eljutott arra a szintre, hogy a sztellarátorok – számos előnyös tulajdonságuk miatt – jó alternatívái legyenek a tokamakoknak.

 A sztellarátor (balra) és a tokamak felépítése (magyarázatot lásd a szövegben)
A sztellarátor (balra) és a tokamak felépítése (a magyarázatot lásd a szövegben)

 

A fúziós reaktorok két alaptípusa

A sztellarátor és a tokamak közötti alapvető különbség, hogy a tokamakoknak van egy központi tekercsük, amely áramot hajt a plazmában. Ez megcsavarja a mágneses teret, és lehetővé teszi a plazma összetartását. Ezzel szemben egy sztellarátorban nincs központi tekercs, nem hajtanak áramot a plazmában, a csavart mágneses teret bonyolult alakú külső tekercsekkel hozzák létre. Ezzel kiküszöbölhető számos nehézség, ami a tokamakok esetében fellép, viszont jelentősen bonyolítja egy ilyen berendezés tervezését és megépítését.

A fenti képen bal oldalon láthatjuk a sztellarátorok felépítését, jobb oldalon pedig a tokamakokét. A felső két kép mutatja, hogy milyen alakja van a plazmának és a tekercseknek, illetve ezek hogyan helyezkednek el. Az alsó két képen láthatunk két valós berendezést, jobb oldalon a JET belseje látható, amely a legnagyobb tokamak típusú fúziós kísérleti berendezés a világon, és az Egyesült Királyság területén található.

A bal oldalon a W7-X nevű sztellarátor látható, amely Németországban épül, és 2015 nyarán tervezik az indítását. A W7-X-et tartják a világ legbonyolultabb fúziós berendezésének (“a sztellarátorvilág JET-jének”) mérete és amiatt, hogy a következő lépésben egy erőmű méretű berendezés is épülhetne a jövőben, ha a kísérletek kedvező eredményekkel zárulnak majd.

Magyar fejlesztés  a biztonságos működés érdekében

A Wendelstein 7-X (W7-X) az európai fúziós kutatások egyik alappillére, és egyben Németország egyik legnagyobb kutatás-fejlesztési beruházása. A W7-X-hez a magyar kutatók és mérnökök terveztek és építenek egy tíz kamerából álló, intelligens videomegfigyelő rendszert. Ennek már a berendezés elindulásának első pillanatától fontos szerepe lesz. Az MTA Wigner Fizikai Kutatóközpont szakemberei tavasszal végzik el a rendszer véglegesítését és tesztelését, hogy a nyári induláskor minden a legnagyobb rendben működjön majd.

A magyar videodiagnosztika rendszer feladata, hogy megvédje a berendezést a károsodástól, ha a reaktor esetleg nem megfelelően működik. A tíz kamerából álló rendszer 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 vezérlőrendszerének, amely a kameraképek alapján szükség esetén biztonsági leállást hajt végre.

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

 

forrás: mta.hu

 

A videó diagnosztika rendszer a ProDSP Technologies Kft.(www.prodsp.hu) és a CernTech Kft.(www.cerntech.hu) közreműködésével készült.