Lézerrel a fúziós energiáért

10 millió Celsius fokra hevített egy anyagot a világ legnagyobb teljesítményű lézere. A Vulcan egy másodperc töredékére a világ elektromosság termelésének százszorosát koncentrálta egy parányi területen. A kísérlet célja egy koncepció demonstrálása volt, ami kulcsszerepet játszhat a jövő atommag-fúziós reaktorainál.

A britek egy, a Vulcannál is erősebb lézerlétesítményt terveznek, amivel tanulmányozhatják a lézerfúzió életképességét, mint a jövő egyik lehetséges energiaforrását. A HiPER (High Power laser Energy Research) egy nagyszabású beruházás, amivel a tudósok jelenlegi ismereteiket tesztelhetik, magyarázta a kísérleteknek helyet adó Rutherford Appleton Laboratórium vezetője, Peter Norreys professzor.


A tervezett HiPER létesítmény
Az atommag-fúzióra egyfajta csodaszerként tekintenek egyre nagyobb energiaszükséglettel küszködő világunkban. A folyamat üzemanyaga deutérium és trícium, a hidrogén két izotópja. Amikor ezek az izotópok magas hőmérsékleten összeolvadnak, kis tömegveszteség mellett irdatlan energiamennyiség szabadul fel, a folyamat melléktermékei pedig nem radioaktívabbak a kórházi hulladéknál. Ugyanez a folyamat megy végbe a Nap belsejében, ahol a hatalmas gravitációs nyomás teszi mindezt lehetővé nagyjából ugyanazon a hőmérsékleten, amit a mostani lézeres kísérlettel elértek.

A Földön azonban, ahol a nyomás sokkal alacsonyabb, a fúzió előidézéséhez kénytelenek lennénk a hőmérsékletet növelni, nem kevesebb mint 100 millió Celsiusra. Erre az egyik lehetőség az ultra erősségű lézerek, mint a Hiper, ami felhevíti az apró gömbökben elhelyezett üzemanyagot, a megfelelő hőmérsékleten pedig a nyomás hatására robbanásszerűen bekövetkezik az atommagok összeolvadása. Ez tehát az elv, melynek életképességében elég sokan kétkednek.

A tervezet egy másik projektből, a kaliforniai Lawrence Livermore Nemzeti Laboratórium NIF (National Ignition Facility) létesítményéből szeretne erőt meríteni. A 250x150 méter alapterületű NIF a tervek szerint 2010 és 2012 között fogja bemutatni lézerek által táplált fúzióval elért energiatermelési képességét. Ha sikerül bizonyítania, a technológia versenyre kelhet a jelenleg favorizált, forró plazmát és szupravezető mágneseket alkalmazó megoldással, amit a Dél-Franciaországban épülő 10 milliárd eurós ITER-ben (Nemzetközi Thermonukláris Kísérleti Reaktor) fognak alkalmazni.

A lézeres kísérletben a Vulcan egy petawatt (1000 billió watt) energiát fókuszált egy az emberi hajszálnál tízszer keskenyebb pontra. Az impulzus 1 pikoszekundumig, a másodperc billiomod részéig tartott, 10 millió Celsiusra hevítve a célpontot, ami a fenti tételeket követve egytizede a nukleáris fúzióhoz szükséges hőmérsékletnek. A kísérletet egy nagy sebességű kamerával rögzítették. "Az anyag alapvető kölcsönhatását akartuk megismerni a lézer impulzusokkal" - mondta Norreys professzor a BBC-nek adott interjúban. A professzor elmondása szerint elsősorban azt igyekeztek felmérni, hogy mennyi energiát sikerült átvinni a lézerből a célponthoz.

"A lézerenergia hatékony összekapcsolása a célponttal elengedhetetlen a gyors robbanásos fúzióhoz, és egyike a legfőbb kérdéseknek, amitől a Hiper tervezése függ" - magyarázta dr. Jonathan Davies a portugál Instituto Superior Technico kutatója, aki maga is részt vett a kísérletben.