Az MTA Wigner Fizikai Kutatóközpont fúziós kutatócsoportjai a világ legnagyobb és legbonyolultabb sztellarátoránál, két berendezést is építettek és üzemeltetnek. A 2017. decemberében 8-án véget ért kísérleti időszakban pedig több terrányi adatot gyűjtöttek a kísérleti sztellarátorból.
Szerző: Szabolics Tamás
A most véget ért kísérleti időszak eredményeit foglaljuk össze cikkünkben.
A Wendelstein 7-X – vagy röviden W7-X – Európa egyik ambiciózus fúziós kísérlete. A németországi Greifswald mellett (a Greifswald a Griffmadár erdejét jelenti németül) működő ún. sztellarátor típusú reaktor egy furcsán csavart tóruszban keringeti a több tízmillió fokos hőmérsékletű plazmát.
A reaktor vezérlőtermében másfél évvel ezelőtt maga Angela Merkel indította az első kísérleteket, a sztellarátorban zajló eseményekről pedig az MTA Wigner FK-ban fejlesztett és a Max Planck Plazmafizikai Intézettel közösen üzemeltetett videodiagnosztikai rendszer közvetítette az első képeket. A pár hónapos működést több mint egy évig tartó átépítés követte, melynek feladataiból az MTA Wigner Fizikai Kutatóközpont Plazmafizikai Osztályának fúziós kutatócsoportjai jócskán kivették a részüket. Végül a kísérletek 2017 szeptemberében indulhattak újra.
Az alábbi videóban láthatóak a legérdekesebb friss felvételek:
A videón plazmakisüléseket láthatunk. A kamera a hidegebb jobban sugárzó részét mutatja a plazmának, a forró része ezzel a kamerával sem látható. A petárdázásnak tűnő felvillanások pedig a jég-pellet belövések. A sztellarátorban a plazma körbe áramlik, kering ahogy a tokamak tipusú fúziós berendezésekben is. A felvételek legnagyobb része a másodperc század vagy ezred részének lassításával készült.
A leállás alatt egy olyan úgynevezett divertort is beépítettek a sztellarátorba, amely a plazma és a környezet(fal) közötti gázcserét szolgálja, és melynek a segítségével a W7-X nagyobb energiájú, és hosszabb plazmakisüléseket produkál: a tavalyi 7,5 másodperces kisülésekhez képest a mostaniak között már 30 másodpercesek is voltak, tehát négyszer hosszabbak, jövőre a kutatók célja a 100 másodperc elérése lesz. Amikor pedig beépítik majd a végleges, hűtött divertort is már 30 perces, és nagyobb teljesítményű működést fognak elérni a reményeik szerint.
Az MTA Wigner FK Plazmafizikai osztályának Pellet- és videodiagnosztika csoportja pedig, akik a sztellarátor szemét, a kamerarendszert fejlesztették és építették, egy további ultragyors kamerával bővítették a sztellarátort, amely most már akár 1 000 000 képkockát is tud készíteni másodpercenként.
Emellett a már meglévő intelligens gyorskamerákat is tovább „okosították”, új funkciókat is kaptak, hogy még részletesebb méréseket tudjanak készíteni a berendezésben végbemenő folyamatokról.
Ezen folyamatok észlelése és rögzítése a berendezést védelmét is segíti : a különleges kameranézeteknek és egyedi feldolgozási megoldásoknak köszönhetően az egész sztellarátor belsejét monitorozza a rendszer, így hosszabb távon képes ellátni – a kísérleti mérések elvégzése mellett – a biztonsági megfigyeléseket is.
A W7-X első hélium plazmája, amelyet a magyar kamerarendszer vett fel
Az előző kísérleti időszakhoz képest a rendszer az utóbbi 3 hónapban már kb. 2,5-szer több adatot gyűjtött: ez nagyjából 10 TB-nyi képet és videót jelent. (Amikor a kameráknak majd fél óráig kell egyhuzamban működniük, akkor egy kamera önmagában is képes lesz 1,6 TB adatot generálni.)
A továbbfejlesztett berendezésben most először apró, néhány Kelvin hőmérsékletű hidrogén jégdarabok, úgynevezett pelletek is voltak, amelyek később a plazma táplálását fogják szolgálni egy fúziós erőműben.
Ezeket a néhány 100 m/s sebességgel repülő pelleteket a W7-X-ben az MTA Wigner FK magyar kamerákkal sikerült először megfigyelni.
A kamerarendszert a magyar kutatók és mérnökök több lépésben szállították ki és szerelték össze, majd folyamatosan tesztelték és fejlesztették nemcsak a legelső kísérletek kezdetéig, de azután is, hiszen a vezérlő és adatfeldolgozó szoftverek funkcióit a mindenkor folyó kísérletekhez igazítják folyamatosan.
Készült más magyar berendezés is az újraindításhoz: egy alkáli atomnyaláb diagnosztika, amit az MTA Wigner FK Nyalábemissziós Spektroszkópia csoportja fejlesztett. Tavasszal szállították a W7-X-hez, hogy a nyár elején, a helyszínen először össze-, majd felszereljék a sztellarátorra.
A magyar berendezés egy nagyenergiájú nátrium nyalábot lő a plazmába. Ekkor a nyalábot alkotó atomok ütközve a plazma elektronjaival –gerjesztődnek- és ezáltal fényt bocsátanak ki. A fényből pedig kiszámítható a plazma sűrűsége, és az abban lévő örvények tulajdonságai is. A fény méréséhez egy nagyérzékenységű optikai és detektorrendszert is kifejlesztettek a kutatók.
Az alábbi képen, baloldalon látható egy nyaláb a laborban, jobb oldalon pedig már a plazmában lencsevégre kapott nyalábot láthatjuk
Baloldalon: semleges atomnyaláb a laborban, jobboldalon ugyanez a plazmában
Természetesen a plazmában nem lesz fekete-fehér a nyaláb, de a fúziós kutatásokban interferencia szűrővel felszerelt monokróm kamerákat használnak, hogy a zavaró háttérfényeket kiszűrjék, míg a laborban lehetőség van fényképezőgéppel is megörökíteni számos dolgot.
A Wendelstein 7-X további fejlesztések miatt újra leáll most fél évre, hogy a nyáron induló új kampányban akár 100 másodperc hosszú plazmakisüléseket is tudjon produkálni. Természetesen a magyar csapat addig sem tétlenkedik, hiszen a videó- és az atomnyaláb diagnosztikát is fel kell készíteni az újabb kihívásokra.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
