Energia és mobilitás zöld szemszögből

Atomfúziós reaktor egyszerűbben

2020. március 25. • írta: ZöldEnergia

A Physical Review Letters szakújság oldalain megjelent új tanulmány szerint a fúziós reakción alapuló termonukleáris reaktorokat — fúziós reaktorokat — sokkal egyszerűbben lehet kivitelezni megfelelő geometriájú és erősségű állandó mágnesek segítségével, írja a Nature. A fúziós reaktorok még mindig prototípusi állapotban vannak, több évtizedes fejlesztés ellenére. A reaktorban magas hőmérsékletű plazmát tartanak fogva elektromágneses erőtér segítségével, hogy a könnyű atommagok közötti reakciót — az atommagok egyesülését — követő óriási energiafelszabadulást tudják energiatermelésre felhasználni.

Az egyik legkecsegtetőbb terv, az úgynevezett stellarator, szerint bonyolult szupravezetős elektromágneses tekercsek által lehet a plazmát megcsavarni, ami elősegíti a reakció fennmaradását. A reaktor és a kialakult plazma formája miatt azonban ezek a mágnesek rendkívül bonyolult formájúak, és emiatt költségesek, az eredeti tervek szerint. Az új számítások szerint lehetséges nagy erősségű állandó neodímium-bór mágnesek segítségével lehetséges a plazma alakját érdemben befolyásolni úgy, hogy a többi, nem-állandó mágnes formája viszonylag egyszerű marad, amivel jelentős költségcsökkenést lehet elérni.

Az állandó mágnesek nem képesek a fúziós reakció fenntartásához teljes toroid alakú mágneses teret kialakítani. De arra képesek, hogy a poloidális fluxust és a mágneses mező elcsavarodásához szükséges segédmezőket fenntartsák, ezzel jelentősen egyszerűsítve a stellarator kialakítását. A kutatók olyan lapos állandó mágneseket használtak fel a modellezés során, amelyek a hűtőmágnesek működéséhez hasonlóan a felületen lényegében csak egy irányba fejtik ki a hatásukat — a hűtőmágnesek is rendszerint csak egy irányban tapadnak —, vagyis a mágneses mezőjük jelentős része a stellarator belseje felé irányul.

Az elektromágneses tekercsekhez képest az állandó mágnesek viszonylag egyszerűen fűzhetők akár teljesen komplikált formákba, és emellett nem szükséges őket folyamatosan árammal ellátni vagy hűteni a működés közben. Persze az állandó mágneseknek is vannak hátulütői, például a viszonylag alacsony mágnesesség, a mágneses mező erősségének állandósága és a mágneses térerő időveli gyengülése.

Egy nagy teljesítményű stellarator működéséhez elengedhetetlen a nagy erősségű mágneses tér fenntartása, amihez a mai állandó mágnesek nem elég erősek, de ettől a μ0M ≤ 1.4 T is még használhatóak, hiszen az állandó mágnesek csak a teljes mező részét kell, hogy szolgáltassák. Az, hogy mekkora ez a rész attól is függ, hogy mennyire összetett az elektromágneses rendszer. A jó hír az, hogy a modern állandó mágnesek képesek megtartani a mágnesességüket akár 5–7 T fluxussűrűségben (mágneses térerőben) is. További fejlesztések után az állandó mágnesek várhatóan még erősebbek lesznek.

Az állandó mágnesek használata további előnyökkel jár a teljes mágneses mezőt előállító rendszer kialakításában. Segítségükkel egyrészt a szupravezető elektromágnesek számát lehet csökkenteni, aminek egyik nagy előnye az, hogy minden szupravezető mágnes saját hűtőrendszert kaphatna, ami a rendszer gyakorlati hozzáférhetőségét (szerelhetőségét) növeli meg jelentősen, és további helyet és rugalmasságot biztosít más rendszer elemek elhelyezésében. Másrészt az állandó mágnesen viszonylag könnyen mozgathatók vagy forgathatók attól függően, hogy hol alakul ki a mágneses mezőben egy alacsonyabb térerősségű hely vagy hogy milyen mágneses tér formát — az egyenlő fluxussűrűségű pontok által meghatározott tér formáját — szeretnének elérni a működés közben.

A tanulmányban egy úgynevezett kvázi-aszimmetrikus stellarator konfigurációt dolgoztak ki, amelyben csak 8 teljesen azonos szupravezető elektromágnes és állandó mágnesek találhatóak, s amely rendszer jelentősen egyszerűbb hasonló, de állandó mágneseket nem tartalmazó megoldásoknál.

1 komment

A bejegyzés trackback címe:

https://zoldenergia.blog.hu/api/trackback/id/tr6715543724

Kommentek:

A hozzászólások a vonatkozó jogszabályok  értelmében felhasználói tartalomnak minősülnek, értük a szolgáltatás technikai  üzemeltetője semmilyen felelősséget nem vállal, azokat nem ellenőrzi. Kifogás esetén forduljon a blog szerkesztőjéhez. Részletek a  Felhasználási feltételekben és az adatvédelmi tájékoztatóban.

molnibalage 2020.03.25. 09:39:43

youtu.be/43Tl39CYhNM

Jellemző a mágnesek fejlődésére hogy a 2016-os videóban a 10 Tesla erősségű mágnesekről még csak mint elérendő célról beszélnek, amihez képest 2019 végén már 24 Tesla erősségű mágneseket gyártottak.

Ettől függetlenül én nem vagyok optimista a fúziós technológiát nézve legyen bármelyik. Első körben még a megvalósítást sem tudta senki bizonyítani azt meg végképp nem, hogy ez gazdaságos is tud lenni.

Mivel ezen beérése egy nagy kérdőjel sajnos mást kéne megnyomni, mert tiszta áram már nagyon régen kéne. És nem egy ígéret, hogy "majd egyszer".

Több fajta megoldás is versenyez.
youtu.be/KZm_mpbKX5c?t=658

A fenti mágnes fejlődés és átpolitizáltság miatt kimondható, hogy az ITER gyakorlatilag már elavult akkor, amikor az építés befejezése beláthatatlan távolságban van. Mert a benne levő mágnesek gyengék...