Egy wisconsini startup szerint elsőként sikerült egy magánkézben lévő fúziós berendezésből közvetlenül villamos energiát kinyerniük, megkerülve a gőzturbinát. A bökkenő: egy működőképességet igazoló demonstrációról van szó, nem pedig nettó energiatermelésről.
A fúziós energia legnehezebb feladata eddig az volt, hogy a reakció több energiát termeljen, mint amennyit felhasznál. A következő nagy kihívás az, hogy ezt az energiát olcsó villamos energiává alakítsák. Egy wisconsini startup jelentése szerint megtette ennek első lépését: néhány villanykörtét közvetlenül a saját reaktorából táplált.
A vállalat neve Realta Fusion. Június 30-án jelentette be, hogy kereskedelmi fúziós vállalatként elsőként hajtott végre sikeres közvetlen energiakonverziós (Direct Energy Conversion – DEC) demonstrációt. A június 19-én végzett kísérlet során berendezésük több amper erősségű áramot állított elő körülbelül 100 voltos feszültségen. A vállalat közlése szerint ez elegendő volt néhány villanykörte működtetéséhez.
A közvetlen energiakonverzió – vagyis a DEC – a fúziós energiatermelés egyik legvonzóbb lehetősége. A legtöbb tervezett fúziós reaktor – a mai hasadási atomerőművekhez hasonlóan – hagyományos módon állítana elő villamos energiát: a reakció hője vizet forral fel, a keletkező gőz turbinát forgat meg, amely egy generátort hajt. Ez a folyamat azonban jelentős energiaveszteséggel jár. A DEC ehelyett teljesen kihagyja ezt a lépcsőt, és közvetlenül a fúziós reakció során keletkező töltött részecskékből nyeri az elektromos energiát.
Miért fontos a gőzturbina kihagyása?
A legnagyobb előny a hatásfok. Egy hagyományos hasadási atomerőmű gőzturbinája a rendelkezésre álló energia nagyjából egyharmadát alakítja át villamos energiává. A Realta szerint a közvetlen energiakonverzió több mint 90 százalékos hatásfokot is elérhet. A vállalat vezérigazgatója, Kieran Furlong elmondta, hogy ez a különbség kulcsfontosságú. Minden fúziós erőműnek jelentős mennyiségű energiára van szüksége saját működtetéséhez. „Képesek vagyunk energiát közvetlenül a plazmából kinyerni” – mondta. Minél több energiát tud egy erőmű saját maga újrahasznosítani, annál hamarabb válhat gazdaságosan üzemeltethetővé.
A Realta a kísérletet a WHAM nevű kutatóberendezésen hajtotta végre, amelyet a Wisconsini Egyetem–Madison intézményével közösen működtet. A kutatók a berendezés egyik végére egy kísérleti energiakonvertert szereltek fel. Ez a konverter lelassítja a töltött részecskéket, miközben feszültséget hoz létre és elektromos áramot termel. A Realta első generációs kereskedelmi erőműveiben ugyanakkor továbbra is a hagyományos gőzciklus végezné az energiatermelés nagyobb részét.
A DEC elsősorban azt az energiahányadot hasznosítaná, amelyet a töltött részecskék hordoznak – ez a teljes energiatermelés mintegy egyötöde. Emellett visszanyerné a fúziós reakció elindításához felhasznált energia egy részét is.
Fontos mérföldkő – jelentős fenntartásokkal
A vállalat állítását ugyanakkor érdemes megfelelő óvatossággal kezelni, és ezt maga a Realta is hangsúlyozza. A WHAM jelenleg még nem deutérium–trícium üzemanyaggal működik. Emiatt a konverter nem egy valódi fúziós reakció során keletkező alfa-részecskék energiáját hasznosította, hanem a berendezésbe betáplált energiát. Más szóval: a hardver működését sikerült igazolni, de ez még korántsem jelenti azt, hogy valódi fúziós erőműből nettó villamos energiát állítottak volna elő.
„Ez még nem a nettó villamosenergia-termelés demonstrációja” – mondta Derek Sutherland, a vállalat tudományos igazgatója. – „Ezek olyan mérföldkövek, amelyeket majd a jövőbeli fúziós berendezéseinkkel szeretnénk elérni.”
Maga az elképzelés egyébként nem új. A közvetlen energiakonverziót már 1974-ben felvetette a Lawrence Livermore Nemzeti Laboratórium egyik fizikusa, és azóta több amerikai nemzeti kutatólaboratórium is bemutatott hasonló megoldásokat. A Realta szerint az újdonság abban rejlik, hogy ezt most először egy magánkézben lévő fúziós vállalat saját berendezésén sikerült megvalósítani – ráadásul olyan teljesítményszinten, amely már képes volt valódi fogyasztókat, jelen esetben villanykörtéket működtetni.
Egy zsúfolt és jól finanszírozott verseny része
A fúziós energia fejlesztése az utóbbi években jelentős lendületet kapott. Miután 2022-ben egy kísérlet igazolta, hogy egy fúziós reakció több energiát képes felszabadítani, mint amennyit közvetlenül felhasznál, a kutatások fókusza fokozatosan a fizikáról a mérnöki megvalósításra és a gazdaságosság kérdéseire helyeződött át. A befektetők hatalmas összegeket áramoltatnak az ágazatba: a támogatott vállalatok között szerepel a német Proxima Fusion, amely sztellarátor-technológiát fejleszt, valamint a Marvel Fusion, amely lézeralapú megközelítést alkalmaz. A finanszírozók úgy vélik, hogy a fúziós energia a jövő tiszta villamosenergia-termelésének egyik alappillére lehet.
A közvetlen energiakonverzióra sem egyedül a Realta épít. A Sam Altman támogatását élvező Helion teljes reaktorkoncepcióját erre az elvre alapozta, bár nyilvánosan még nem mutatta be működés közben ezt a technológiát. A Realta tavaly 36 millió dollárnyi Series A kockázati tőkét vont be a Future Ventures vezetésével, Furlong szerint pedig jelenleg újabb finanszírozási kört készítenek elő. A vállalat egyike annak a nyolc cégnek, amely részt vesz az Egyesült Államok Energiaügyi Minisztériumának kiemelt fúziós fejlesztési programjában.
Egyelőre tehát szerény, de őszintén bemutatott eredményről van szó: néhány világító villanykörtéről, amelyeket egy olyan energiakonverter táplált, amelyet egy még nem villamosenergia-termelésre szolgáló fúziós berendezéshez csatlakoztattak. A Realta tervei szerint első kereskedelmi reaktorait a 2030-as évek közepén építheti meg. Ha a közvetlen energiakonverzió ilyen léptékben is működőképesnek bizonyul, a vállalat becslése szerint a fúziós villamos energia előállítási költségeit 10–20 százalékkal csökkentheti. Erre fogad a vállalat. A most felizzó néhány villanykörte pedig az első kézzelfogható bizonyítéka annak, hogy az elképzelés műszaki alapjai valóban működhetnek.
Forrás: https://thenextweb.com
