Magyar kamerák mutatják a világ egyik legnagyobb fúziós kísérletét

Az MTA Wigner Fizikai Kutatóközpontban kifejlesztett intelligens kamerarendszer képein pillanthatták meg először a kutatók, ahogy a világ legbonyolultabb sztellarátorában, a Wendelstein 7-X-ben felvillan a plazma.

Közel kilenc évnyi építés és több mint egy 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 az MTA Wigner Fizikai Kutatóközpont Plazmafizika Osztályának munkatársai is kulcsszerepet játszottak.

A kutatócsapat csoportképe Forrás: MTA

A magyar csapat egy saját fejlesztésű, 10 kamerás intelligens videomegfigyelő-rendszerrel járult hozzá az első kísérletek sikeréhez. Ennyi kamerával már nagyon jól meg lehet figyelni a plazmát és az egész berendezés belsejét, továbbá monitorozni lehet a kulcsfontosságú komponenseket.

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 összeszerelés után a rendszer folyamatosan tesztelés és fejlesztés alatt állt egészen mostanáig.

A fejlesztés ezután sem áll le,

ugyanis a vezérlő és adatfeldolgozó szoftverek funkcionalitását folyamatosan a mindenkor folyó kísérletekhez igazítják.

A plazma megfigyelése a feladat

A rendszer feladata, hogy megfigyelje a plazmát, és megvédje a berendezést az esetleges nem megfelelő működés során fellépő károsodástól. 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.

Kicsiny Nap a Földön

Fúziós kutatások már a 20. század közepétől folynak a világban, azonban egy energiatermelő fúziós erőmű építése egyelőre még várat magára.

A képen balra látható a sztellarátorok felépítése, jobb oldalon pedig a tokamakoké. A felső két kép mutatja a plazma és a tekercsek alakját, illetve elhelyezkedését. Az alsó két képen két valós berendezés szerepel: jobb oldalon a JET belseje, a világ legnagyobb tokamak típusú fúziós kísérleti berendezése (Nagy-Britannia) Forrás: MTA Wigner Fizikai Kutatóközpont

Az 50-es években Lyman Spitzer volt az, aki feltalálta a sztellarátor típusú berendezést, mely 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, melyek révén hatalmas mennyiségű tiszta energia állítható elő.

Az 50-es évektől léteznek

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 berendezéstípus, 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.

Az első plazma képe, amely a magyar kamerarendszerrel készült Forrás: MTA

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.

Magyar kutatók a Wendelstein 7-X kísérlet mellett a világ több más vezető fúziós berendezésén is építenek és üzemeltetnek hazai fejlesztésű mérőberendezéseket.