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

A mikrorobbantásos fúzió, avagy a jövő egy lehetséges. 31 szorzat, ahol p az anyagsűrűség,

2 r pedig a plazma sugara. Itt jegyezzük meg, hogy a kutatók által már korábban elvégzett számítások szerint a forró szikrában a fúzió már a pr RÍ 0, 3 g/cm

2-es értéknél is begyullad. A Lawsonkritérium pedig már az égés feltételét írja le. A számok sűrűjében Álljunk itt meg egy kicsit és gondoljunk bele mit is jelent ez a pr ^ 3 g/cm

2 értékű szorzat. Egy r sugarú gömb tömege az m = iirp

3r

3/3p

2 módon számítható ki. A tömeg, így a fúzióhoz szükséges össztömeg is tehát 1 / p

2 szerint függ a sűrűségtől. A közönséges folyadéksűrűség, 0,21 g/cm

3 esetén több mint 2,5 kg deutérium-trícium lenne szükséges. Ekkora tömeg fúziós begyújtásához pedig kb. 3-10

1

4 J vagy kb. 70 kilotonna hagyományos (pl. TNT) robbanóanyag energiájára lenne szükség. Éppen ezért nagyok a bombák. Ha azonban elképzeljük azt, hogy sikerül egy r sugarú gömb rj2 vastagságú héját pl. 400 g/cm

3-re összepréselni, akkor a pr ^ 3 g/cm

2 feltétel szerint már csak úgy 5 mg tömeg válik szükségessé a fúzióhoz. Ez a tömeg pedig már kis gömbi méretben is előállhat. Azaz a deutérium-trícium fúziós kapszulák kicsik lehetnek, illetve lesznek. Egy másik elgondolkodtató dolog lehet az, hogy mekkora pumpálóenergia kell ahhoz, hogy előidézze a direkt gyorsbegyújtásos mikrorobbantásos fúziót? Azt mondhatjuk, hogy a fúziós követelmények teljesüléséhez úgy 10-20 ns ideig tartó megajoule nagyságrendű pumpálóenergia esetén teremtődhet meg az a feltétel, hogy az ablációs nyomás kb. 100 Mbar lesz, ami elegendő ahhoz, hogy a felgyorsítandó szilárd fűtőanyagot kb. 3-4-10

7 cm/s sebességre gyorsítsa fel. Az alapvető kérdés az volt annak idején — miután szimulációkból, számításokból a fenti eredményeket megkapták —, hogy mivel és hogyan pumpálják meg a deutérium-trícium kapszulát? A kérdésre a választ a lézerek gyorsütemű fejlődése adta meg. A XX. század végére a különböző lézerek, lézerrendszerek nagy fejlődésen mentek keresztül, így egyértelművé vált, hogy a fenti nagy energiát csak igen nagy teljesítménysűrűséggel rendelkező, nagyintenzitású lézereknek a fúziós kapszulák felületére fókuszált nyalábjaival, vagy nagy teljesítményű részecskenyalábokkal, ionnyalábokkal történő besugárzással lehet csak biztosítani. Manapság a legfejlettebb stádiumban a lézerekkel történő besugárzás, az ún. lézeres fúzió, vagy csak röviden mondva, lézerfúzió van.

3 De milyen teljesítményre, pontosabban intenzitásra képesek a mai lézerek, lézerrendszerek? Az anyagsűrűség helyett a Lawson-kritériumban n részecskeszám-sűrűség szerepelt. o _ Innen ered a korábban már említett lézerfúzió elnevezés.