Kína egyre közelebb kerül a végtelen tiszta energiaforrások elsajátításához

Sanghaj nyüzsgő városa világhírű fényjátékokkal ünnepli a nemzeti ünnepeket, ragyogó színekben világítva meg a felhőkarcolókat.

Itt dolgoznak a tudósok és mérnökök éjjel-nappal a globális technológia következő nagy dobásán, a 6G internettől és a fejlett mesterséges intelligenciától a következő generációs robotikáig. Itt dolgozik egy Energy Singularity nevű kis startup is valami rendkívüli dologgal: a fúziós energiával.

A fúziós energia a nukleáris fúziós reakciók során keletkező energia. Ez ellentétes a mai atomerőművekben vagy atomfegyverekben alkalmazott hasadási reakcióval.

A Napot és más csillagokat működtető folyamat, a nukleáris fúzió, nehezen reprodukálható a Földön. Számos ország már elérte a nukleáris fúziót, de a valós felhasználáshoz szükséges ideig történő fenntartása továbbra sem lehetséges.

Sanghaj éjszaka. Fotó: New York Times

Egy szabályozott nukleáris fúziós reakció körülbelül 4 milliószor több energiát szabadít fel, mint a szén, az olaj vagy a gáz elégetése, és 4-szer többet, mint a hasadás, a ma használt atomenergia-típus. Nem lesz elég időben ahhoz, hogy ebben az évtizedben leküzdjük az éghajlatváltozást, de megoldást jelenthet a jövőbeli felmelegedésre.

A kínai kormány pénzt költ a projektre, és becslések szerint évente 1 és 1,5 milliárd dollár közötti összeget fognak befektetni a fúzióba – állítja Jean Paul Allain, az Egyesült Államok Energiaügyi Minisztériumának Fúziós Energia Tudományos Hivatalának vezetője. Összehasonlításképpen, az Egyesült Államok kormánya évente körülbelül 800 millió dollárt költ erre.

Mindkét ország magánvállalatai optimisták, hogy a 2030-as évek közepére képesek lesznek fúziós energiát a hálózatba kapcsolni, a továbbra is fennálló hatalmas technikai kihívások ellenére.

"Mesterséges nap" tokamak

A magfúzió egy hihetetlenül összetett folyamat, amely során két, egymást normális esetben taszító atommag összenyomódik. Ennek egyik módja, hogy a tokamakban a hőmérsékletet 150 millió Celsius-fokra emelik, ami a Nap maghőmérsékletének tízszerese.

Amikor egyesülnek, az atommagok nagy mennyiségű energiát szabadítanak fel hő formájában, amelyet aztán turbinák forgatására és áramtermelésre lehet felhasználni.

A sanghaji székhelyű Energy Singularity startup három év alatt építette meg saját tokamakját, gyorsabban, mint bármelyik valaha épített reaktor. A tokamak egy hihetetlenül összetett hengeres vagy toroid alakú gép, amely rendkívül magas hőmérsékletre hevíti a hidrogént, és plazmát hoz létre, amelyben magfúzió megy végbe.

Plazmát zárnak az Energy Singularity tokamakjába egy kísérlet során. Fotó: Energy Singularity

Az Energy Singularity több mint 112 millió dolláros magánbefektetést kapott, és világelsőséget is elért: a vállalat jelenlegi tokamakja az egyetlen olyan tokamak, amely fejlett mágneseket használ plazmakísérletekben.

A magas hőmérsékletű szupravezetésnek nevezett mágnesek erősebbek, mint a régebbi tokamakokban használt rézmágnesek, lehetővé téve, hogy a kisebb tokamakok annyi fúziós energiát termeljenek, mint a nagyok, és jobban tudják a plazmát megtartani.

A vállalat közölte, hogy 2027-re egy második generációs tokamak építését tervezi, hogy bebizonyítsa módszerének kereskedelmi életképességét, és arra számít, hogy 2035-re elkészül a harmadik generációs eszköz, amely képes árammal ellátni a hálózatot.

Kína kutatásba fektetett pénzének köszönhetően a tokamak koncepciója gyorsan fejlődik. Kína Hefeiben található EAST tokamakja több mint 17 percig stabilan 70 millió Celsius-fokon tartotta a plazmát, ami ötször melegebb, mint a Nap magja, ami világrekord és hihetetlen áttörés.

Lézertechnológia

Míg Kína a tokamak reaktorok fejlesztésében versenyt fut, az Egyesült Államok egy másik technológiában, a lézerekben talál előnyt.

2022 végén a kaliforniai Lawrence Livermore Nemzeti Laboratórium tudósai közel 200 lézert lőttek ki egy borsszem méretű üzemanyag-kapszulát tartalmazó hengerbe, ami a világ első sikeres kísérlete volt nettó fúziós energia előállítására. A folyamat során felszabaduló energia nagyobb volt, mint a kapszula fűtéséhez felhasznált energia.

A Lawrence Livermore Nemzeti Laboratórium lézerrendszerének része, ahol a tudósok sikeresen „beindítottak” egy fúziós reakciót. Fotó: Damien Jemison

Még mindig számos más módja van a nukleáris fúzió elérésének, és az Egyesült Államok számos technológiára fogad.

„Lehet, hogy több módja is van a fúziós energia előállításának, és nem tudjuk pontosan, melyik a legjobb” – mondta Melanie Windridge, az Egyesült Királyságban élő plazmafizikus. Hozzátette, hogy ez hosszú távon a költségektől és egyéb tényezőktől függ, de ragaszkodott hozzá, hogy a tokamak a legjobban tanulmányozott koncepció.

Míg a kínai kormány pénzt fektetett a fúzióba, az Egyesült Államok több magánbefektetést vonzott. Globálisan a magánszektor 7 milliárd dollárt költött fúzióra az elmúlt három-négy évben, amelynek mintegy 80 százaléka amerikai vállalatoktól származott, Allain szerint.

De ha a kínai kormány továbbra is több mint 1 milliárd dollárt fektet be évente, ez a szám hamarosan meghaladhatja az amerikai kiadásokat, még a magánszektorban is.

És ha ezek a befektetések megtérülnek, a sanghaji színes ünnepségek teljesen új arculatot kölcsönöznek majd Kínának.

Hoai Phuong (a CNN szerint)

Forrás: https://www.congluan.vn/trung-quoc-tien-gan-den-viec-lam-chu-nguon-nang-luong-sach-vo-tan-post313167.html