Amikor a fizikusok játszanak a tűzzel – Videón a „fúziós nap” előadásai

Alapításának 200. évfordulóját többek között egy másfél éven át tartó programsorozattal ünnepli a Magyar Tudományos Akadémia. A Sokszínű tudomány című rendezvénysorozat keretében bemutatkozik többek között az MTA 11 tudományos osztálya: egy-egy hónapon át igyekeznek két évszázados tevékenységük és napjainkban végzett munkájuk eredményeivel megismertetni a nagyközönséget. Az MTA200 programsorozat első, a határon túli magyar tudományos műhelyek májusi ünnepi hónapja után, 2025 júniusában a Nyelv- és Irodalomtudományok Osztálya tartotta meg ünnepi rendezvényeit, amit szeptemberben a Fizikai Tudományok Osztálya követett.

Az MTA200 programsorozat részeként az MTA székházában megrendezett 29. EU–US Transport Task Force Workshop nemzetközi fúziós konferencia záróeseménye különleges alkalmat kínált arra, hogy a fúziós kutatásokban dolgozó fizikusok a fúziós energia iránt érdeklődő szélesebb közönségnek is bemutassák a tudományterület legizgalmasabb eredményeit és aktuális irányait.

Horváth László (University of York, UK) (A képre kattintva galéria nyílik.) Fotó: Szigeti Tamás / MTA

Mint az az előadásokból is kiderült, a fúziós energiatermelés kutatása napjainkban a fizika egyik legnagyobb és legígéretesebb területe. Az ipari megvalósításhoz jelenleg a mágneses plazmaösszetartáson alapuló koncepcióra épülő tokamak-, illetve sztellarátortípusú kísérleti fúziós reaktorok állnak a legközelebb. Az elmúlt évtizedek összehangolt nemzetközi erőfeszítései jelentős előrelépést hoztak mind a fizikai alapok megértésében, mind a szükséges új technológiák fejlesztésében, így néhány évvel ezelőtt megkezdődhetett egy erőműméretű fúziós kutatóreaktor, az ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor) építése. Az ITER világméretű összefogásban épül Dél-Franciaországban. Páratlan vállalkozás, hiszen hét állam és államszövetség vesz részt benne, amelyek együtt az emberiség kétharmadát képviselik.

Az ITER igazi ígérete az, hogy sikeres működése esetén megnyithatja az utat a már áramtermelésre optimalizált fúziós erőművek előtt, amelyek tiszta és gyakorlatilag kimeríthetetlen energiával láthatják el a jövő generációit. A magyar kutatók aktívan részt vesznek a nemzetközi fúziós kutatás élvonalában, így az ITER építésében is. Az alább videóban visszanézhető előadásokban nemcsak a fúziós energetika átfogó bemutatására vállalkoztak a kutatók, hanem saját szűkebb szakterületük különleges eredményeibe és érdekességeibe is betekintést nyújtanak. Az előadásokat követő kérdezz-felelek szekcióban pedig élénk párbeszéd bontakozott ki a fúziós energiatermelés jelenlegi helyzetéről, kihívásairól, várható jövőjéről – az iskolásokkal, egyetemi hallgatókkal teli közönség soraiból érkező kérdéseket alig győzték megválaszolni az előadók.

A fenti felvételen visszanézhető előadások időrendi összefoglalója:

0:00 A jövő energiája: Fúziós alapok kezdőknek és haladóknak – Előadó: Dunai Dániel (HUN-REN Energiatudományi Kutatóközpont, ITER Optikai Pellet Diagnosztika, projektvezető)

A fúziós energia ma már nemcsak a tudományos magazinok hasábjain bukkan fel, hanem a híroldalak címlapjain és a gazdasági lapokban is egyre gyakrabban találkozunk vele. De mit is jelent pontosan a fúzió, és miért olyan nagy szám? Hogyan lehet palackba zárni egy csillagot? Miért kell a Nap magjánál is tízszer forróbb plazmát létrehozni a földi reaktorokban? És vajon mekkora lesz egy igazi fúziós erőmű, ha egyszer megépül? Mit várhatunk az ITER-től, a jelenleg épülő legnagyobb fúziós reaktortól? A bevezető előadás ilyen és hasonló kérdésekre kereste a választ.

30:27 Egy plazmafizikus titkos naplójából: Csillagindítás lépésről lépésre – Előadó: Horváth László (Princeton Plasma Physics Laboratory, tudományos munkatárs)

Miképp lesz néhány gramm hidrogéngázból több millió fokos, energiát termelő plazma, és miként lehet ezt a „mesterséges csillagot” kordában tartani? A tokamakkísérletek során a plazma létrehozása pontosan meghatározott lépésekből áll: vákuum előállítása, plazmakisülés elindítása, áramhajtás, majd a plazma fűtése és üzemanyaggal való ellátása. Végül a folyamat szabályozott leállítással vagy olykor látványos diszrupcióval zárul. Az előadás betekintést adott a tokamak „üzemeltetésének kézikönyvébe”, miközben bemutatta, hogy e lépések mindegyike milyen hatalmas technológiai követelményeket támaszt.

55:49 Turbulencia – Plazmavihar a fúzióban – Előadó: Cziegler István (University of York, UK, egyetemi tanár)

A fúziós energiatermelés kulcsa, hogy a fúziós reaktor belsejében rendkívül magas hőfokon izzó üzemanyagot egyben tudják tartani. A hallgatóság az előadásból megtudhatta, hogy ez a forró plazma korántsem békés: hullámok és áramlások kusza, örvénylő tánca uralja. Ez a turbulencia láthatatlan szökőutakat nyit, amelyeken át a plazma hőt és anyagot veszít. A kutatók évtizedek óta próbálják kifürkészni és megszelídíteni ezt a plazmavihart, mert anélkül a fúzió nem válhat tiszta és szinte kimeríthetetlen energiaforrássá.

01:25:41 A plazma és a fal nagy találkozása, avagy hogyan ne süsd meg a tokamakod – Előadó: Cseh Gábor (HUN-REN Energiatudományi Kutatóközpont, tudományos munkatárs)

Bár a mágneses összetartású fúziós berendezésekben a forró plazma a berendezés vákuumkamrájának közepén „lebeg” a mágneses mezőben, a plazma és a fal találkozása elkerülhetetlen. De pontosan hogyan is találkozik a plazma a fallal, és ez milyen következményekkel jár? Mi az a divertor, és mire való? A fúzió során keletkező neutronok hogyan hatnak a fal anyagára? Egyáltalán: milyen anyagokat használunk a berendezésen belül és miért? Milyen az a lecsatolt plazma? És milyen, amikor a fal „kap egy pofont”: mi az a diszrupció, és hogyan védekezünk ellene? Ezekre a kérdésekre kaphatott válaszokat a hallgatóság az előadás során.

01:57:20 Csillagkovácsok: magyarok a fúzió frontvonalában – Előadó: Szepesi Tamás (HUN-REN Energiatudományi Kutatóközpont, JT-60SA videodiagnosztika, projektvezető)

Magyarország EU-s csatlakozása óta a hazai fúziós kutatási program teljes mértékben integrálódott az európai kutatási programba, a kutatási források jelentős része is EUROfusion- és ITER-együttműködésekből származik. A BME Nukleáris Technika Intézetében elérhető egyetemi fúziós képzés elengedhetetlen az utánpótlás biztosításához, a külföldön élő magyar tudósok pedig számos helyen jelentős szerepet játszanak az ottani fúziós kutatásokban, szoros, aktív együttműködéseket alakítanak ki és tartanak fenn a hazai kutatóközösséggel. Az előadás végigvette a nemzetközi fúziós együttműködések legfontosabb magyar vonatkozásait, és válogatást adott a legfrissebb hazai kísérleti eredményekből is.

02:28:16 Fúziós kérdezz-felelek