Az Eszterházy Károly Tanárképző Főiskola Tudományos Közleményei. 2004. Sectio Phisicae.(Acta Academiae Paedagogicae Agriensis : Nova series ; Tom. 31)

Rácz Ervin: A mikrorobbantásos fúzió, avagy a jövő egy lehetséges új energiaforrása

28 Rácz Ervin A fenti felsorolásból is látszik, hogy bolygónkon sok helyen fordulnak elő plazmák. Ezek a plazmák néhol magas, néhol pedig alacsony hőmérsékletűek, és mindenhol eltérő sűrűségűek, azaz eltérő számú töltött részecskét tartalmaznak köbcentiméterenként. Mindezeket figyelembe véve beszélhetünk híg és sűrű, illetve alacsony és magas hőmérsékletű plazmákról is. A fúziós reakció feltételei A korábbiakban volt szó arról, hogy a deutérium-trícium fúziós reakció egyik feltételeként a közeg hőmérsékletét igen magas értéken, úgy 100 millió °C körül kell tartani. Ezen kívül biztosítani kell a magas hőmérsékletű plazma fennmaradását elegendő hosszú ideig. A felszabaduló fúziós energiának pedig meg kell haladnia a plazma felfűtésére és a plazmából távozó sugárzási veszteségek pótlására fordított energiát. Ekkor beszélhetünk csak energiatermelésről. Tehát a fúziós termonukleáris folyamat beindulása a plazma hőmérsékletétől, sűrűségétől és a plazmaállapot élettartamától függ. Legyen T a deutérium-trícium-plazma hőmérséklete, a gázkomponensek, azaz a deutérium és a trícium részecskeszám-sűrűsége egyformán n/2, és t a plazma élettartama, vagy más néven az energiaösszetartási idő. Ez aí paraméter lényegében a plazma energiaszigetelő képességét jellemzi. Ez azt jelenti, hogy amennyiben kikapcsoljuk a plazma fűtését, annak energiája t idő alatt csökken e-ed részére. Időben állandó viszonyok fenntartásához folyamatosan pótolni kell a deutérium-trícium-gázt, és a gáz felfűtéséhez állandóan energiát kell bevinni. Önfenntartó fúziós folyamat eléréséhez a t idő alatt megtermelt fúziós energiának fedeznie kell az ezen idő alatt a rendszerbe bevitt hideg gáz fűtésére és az egyes sugárzási veszteségek pótlására szolgáló energiát. Mindez akkor következik be, ha az ún. Lawsonkritérium teljesül. Deutérium-trícium reakcióra és T = 2 millió °C-ra a Lawson-kritérium az alábbi: nt > 10

2

0 m~

3s. Ezt a nagy nt szorzatot kétféleképpen lehet létrehozni. 1. Nagy n és kis t értékek mellett a szorzat értéke nagy lehet. Tehát ebben az esetben a deutérium-trícium fúziós plazma sűrűsége nagyon nagy, de az az időtartam, ameddig a plazmát összetartjuk, viszonylag kicsi. Az üyen nagy sűrűségű plazmákkal létrehozható fúziót mikrorobbantásos fúziónak nevezzük. 2. Kis n és nagy t értékek mellett is nagy lehet a szorzat értéke. Ebben az esetben a fúziós plazma nem túl sűrű, nevezhetjük talán ritkának, viszont az energiaösszetartási idő (t) elég nagy (az 1. pontbeli értékekhez