Zoletnik Sándor

Magfúzió - energiaforrás a jövőnek

IV. Csapdába ejtett plazma

Az eddigiekből látható, hogy a fúziós erőmű kulcsa a plazma egybentartása mágneses térrel. Mivel a szükséges hőmérséklet adott - 100 millió fok -, a plazma sűrűsége nem lehet akármilyen nagy. A nyomás ugyanis a sűrűség és a hőmérséklet szorzata, tehát ha a szobahőmérséklet milliószorosán vagyunk, akkor a sűrűség gyakorlati okokból nem lehet nagyobb, mint a normál légköri sűrűség 10-100 ezred része. Ez tehát azt jelenti, hogy a berendezés kamrájában először vákuumot kell csinálnunk, és abban hozunk létre egy híg plazmát. Érdemes megjegyezni, hogy a fúziós reaktor kamrájában csak kb. 0,1 g deutérium-trícium keverék lenne. Ilyen kis sűrűségen a részecskék ritkán ütköznek egymással, tehát kell keresnünk valami olyan megoldást, amelyben a szabad deutérium- és tríciumatommagok és a róluk leszakadt elektronok egy térrészben tarthatók.

9. ábra

tórusz

10. ábra

Animáció: Részecskék összetartása toroidális geometriában

A csavart térszerkezetet először a tóruszra tekert csavart (helikális) tekercsekkel alakították ki, ez a berendezés a klasszikus sztellarátor (11. ábra). A hatvanas években a moszkvai Kurcsatov Intézetben fejlesztették ki a tokamak berendezést (12. ábra), amely a helikális térszerkezetet a plazmagyűrűben körben folyó árammal állítja elő. Ez a típus sokkal egyszerűbb felépítésű, mint a sztellarátor, mégis jó részecse- és energiaösszetartást mutatott fel. Ez a váratlan eredmény a hetvenes években a tokamak típusú kísérletek burjánzásához vezetett. Kiderült, hogy bizonyos paramétertartományokban a plazma stabil állapotban, hosszú ideig, akár órákig fenntartható. Ennek feltétele, hogy a mágneses tér megcsavarásához szükséges plazmaáramot fenn kell tartani. Ezt általában egy transzformátor segítségével indukálják, ily módon azonban ez csak néhány másodpercig lehetséges. Ráadásul kicsit róka fogta csuka a helyzet, mert a plazmaáramhoz plazma kell, a plazmaösszetartáshoz meg áram, tehát nem csoda, ha vannak olyan paramétertartományok, ahol felborul a rend, és a plazma egy ezredmásodperc alatt szétesik. Ilyenkor azért nagyobb baj nem történik, hiszen ne felejtsük el: csupán 0,1 grammos plazmáról van szó.

11. ábra

12. ábra

13. ábra