Magyar kutatók részvételével indult el a világ egyik legnagyobb magfúziós kísérlete

Magyar kutatók részvételével indult el a világ egyik legnagyobb magfúziós kísérlete

Közel 9 évnyi építés és több mint 1 év előkészület után a németországi Greifswaldban elindult a Wendelstein 7-X (W7-X), a világ legnagyobb sztellarátor típusú fúziós kísérleti berendezése. Az Európai Uniós fúziós kutatási program egyik alappillérének számító berendezés első plazmájánál a Wigner Fizikai Kutatóközpont Plazmafizika osztályának munkatársai is kulcsszerepet játszottak. A magyar csapat egy saját fejlesztésű, 10 kamerás intelligens video megfigyelőrendszerrel járult hozzá az első kísérletek sikeréhez. Ennyi kamerával már nagyon jól meg lehet figyelni a plazmát és az egész berendezés belsejét, és monitorozni lehet a kulcsfontosságú komponenseket.

A magyar csapat a német kollégákkal, a magyar fejlesztésű rendszerek képeivel az előtérben. Balról jobbra: dr. Ralf König, dr. Kocsis Gábor, dr. Christoph Biedermann, dr. Szepesi Tamás, dr. Andreas Dinklage, Dirk Pilopp, Christopher Ahrens, Andreas Grabandt, dr. Matthias Otte, Szabolics Tamás

A magyar csapat a német kollégákkal, a magyar fejlesztésű rendszerek képeivel az előtérben. Balról jobbra: dr. Ralf König, dr. Kocsis Gábor, dr. Christoph Biedermann, dr. Szepesi Tamás, dr. Andreas Dinklage, Dirk Pilopp, Christopher Ahrens, Andreas Grabandt, dr. Matthias Otte, Szabolics Tamás

A magyar fizikusok és mérnökök szintén majdnem egy évtizede dolgoznak azon az intelligens videodiagnosztika rendszeren, amelynek kameráin keresztül először nézhettünk be a W7-X belsejébe működés közben.

Az első plazma képe amely a magyar kamerarendszerrel készült

Az első plazma képe amely a magyar kamerarendszerrel készült

A rendszert a magyar kutatók és mérnökök, több lépésben szállították ki és szerelték össze. Az utolsó komponensek idén januárban érkeztek meg Greifswaldba. A helyszíni összesszerelés után folyamatosan tesztelés és fejlesztés alatt állt a rendszer egészen a mostani „nagy napig”, illetve a fejlesztés ezután sem áll le, ugyanis a vezérlő és adatfeldolgozó szoftverek funkcionalitását folyamatosan a mindenkor folyó kísérletekhez igazítják. A kritikus első kísérletnél minden rendben zajlott, így a Wigner FK Plazmafizika Osztályának munkatársai örömújjongva kiálthattak fel a többi nagyjából 150 emberrel együtt a berendezés vezérlőtermében, az első plazma képei láttán.

A rendszer feladata, hogy megfigyelje a plazmát és megvédje a berendezést az esetleges nem megfelelő működés során fellépő károsodástól. Mindezt úgy éri el, hogy a 10 kamerából álló rendszer látja az egész berendezés belsejét és az áttekintő képek mellett képes egyes kritikus területek monitorozására illetve az adatok valós idejű feldolgozására is. Az eredményeket ezután eljuttathatja más rendszereknek, mint például a berendezés vezérlőrendszerének, amely a kameraképek alapján szükség esetén biztonsági leállást tud végrehajtani.

 

A magyar csapat. Balról jobbra: Bodnár Gábor, Ilkei Tamás, dr. Kocsis Gábor, Cseh Gábor, dr. Szepesi Tamás, Szabolics Tamás

A magyar csapat. Balról jobbra: Bodnár Gábor, Ilkei Tamás, dr. Kocsis Gábor, Cseh Gábor, dr. Szepesi Tamás, Szabolics Tamás

A Wigner FK Plazmafika Osztálya egy másik diagnosztikát is szállít a W7-X-hez jövőre.  2016 végén már remélhetőleg összeáll a helyszínen az az alkáli atomnyaláb diagnosztika amelynek terveit tavasszal ismertette a magyar csapat Greifswaldban és amely a 2017-es kísérletekben nagy valószínűséggel már részt is tud venni.

 

Fúziós kutatások már a 20. század közepétől folynak a világban, azonban egy energiatermelő fúziós erőmű építése egyenlőre még várat magára. Az 50-es években Lyman Spitzer volt az aki feltalálta a sztellarátor típusú berendezést. A sztellarátor egy olyan berendezés amely erős mágneses terekkel tartja össze a plazmát a szabályozott magfúzió létrehozásához. 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 hozzuk létre a szabályozott magfúziót, amellyel hatalmas mennyiségű tiszta energia állítható elő.

 

Az 50-es évektől kezdve számos ilyen típusú berendezés épült, 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 berendezés típus, a tokamak, egyszerűbb kialakítása miatt sokkal gyorsabban tudott fejlődni. 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 jó alternatívái legyenek a tokamakoknak számos előnyös tulajdonságuk miatt.

A W7-X célja, hogy alapot adjon majd egy később épülő erőmű méretű sztellarátor típusú fúziós kísérleti berendezéshez.

A sztellarátor és a tokamak felépítése

A sztellarátor és a tokamak felépítése

 

 

Az alapvető különbség a sztellarátor és a tokamak között, 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 4 képen bal oldalon láthatjuk a klasszikus 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 látható. A W7-X-et tartják a világ legbonyolultabb fúziós berendezésének, illetve a sztellarátor világ 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 kutatók a Wendelstein 7-X kísérlet mellett a világ több más vezető fúziós berendezésén is építenek és üzemeltetnek hazai fejlesztésű mérőberendezéseket.

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