Szerző: Zoletnik Sándor
A tokamak típusú berendezések egyik kritikus eseménye a plazmaösszeomlás (diszrupció). Ez egy olyan instabilitás, amely a plazmában folyó áram következménye, és bizonyos esetekben a plazma energiatartalmának ezredmáspdperces skálán való elvesztéséhez vezet. (Sztellarátor típusú berendezésekben nincs jelentős plazmaáram, ezért ilyen probléma nem fordul elő.) Diszupciót sok esemény okozhat: a stabil paramétertartomány megközelítése, vezérlési hiba, a plazmába eső tized gramm szennyező, ezért teljesen nem lehet kizárni. Mai berendezésekben a plazmadiszrupció nem jár katasztrofális következményekkel, bár lokális sérülést tud okozna a plazma közelében levő elemeken. Ezzel szemben a jövő berendezéseire a plazmdiszrupció már komoly fenyegetést jelent, akár éves leállást is okozhat. Ezért a diszrupciós instabilitás előrejelzése és a hatások csökkentése feltétlenül szükséges az ITER berendezésen. A világ eddigi legnagyobb tokamak berendezésén folytatott diszrupciós kutatásokról itt olvasható egy angol nyelvű összefoglaló.
A plazmadiszrupció igen gyorsan bekövetkező esemény, egyes esetekben kevesebb mint 0.1 másodperccel előre lehet csak jelezni. Emberi beavatkozásra tehát nincs idő, a berendezés vezérlőrendszerének önállóan kell cselekednie. Első lépésként megpróbálja eltávolítani a plazmát az instabil tartományból, azonban ez nem mindig lehetséges. Ilyen estekben kell aktiválni a diszrupciós védőrendszert, angolul „Disruption Mitigation System” (DMS), amely a másodperc századrésze alatt juttat nagymennyiségű anyagot a plazmába, ezzel hűti és sugárzásra késztetni, hogy az energiatartalma egyenletesen oszoljon el a plazma körüli vákuumkamra falán. Az ITER plazmában csak néhány gramm hidrogén lesz, tehát a sok anyag itt 10 grammot jelent. Az anyagbejuttatásra először gázbefújást próbáltak ki a mai berendezéseken, de 2018-ban világossá vált, hogy egy ITER méretű berendezésen ezzel a módszerrel nem lehet elég gyorsan elég sok anyagot bejuttatni és a gáz csak a plazma szélső rétegéig jut, nem hűti a belsejét elég gyorsan. Az alternatív eljárás a gáz lefagyasztása az abszolút 0 fok közelébe és szilárd pellet formában való bejuttatása. Viszont egy nagy hidrogén jég áthatol az egész plazmán. A végleges aljárásban a pelletet a plazma felület közelében egy ferde felületre lövik, és az összetört pellet darabkái jutnak a plazmába. Ezt hívják tört pellet belövésnek (angolul Shattered Pellet Injection, SPI).
Az ITER diszrupció elhárító rendszer technológiájának 2018-ban választották az SPI-t, miután kisebb tokamak berendezéseken tesztelték. Viszont az ITER sokkal nagyobb térfogata nagyobb pelleteket igényel (3-5 cm) és ezekből akár 20 darabra is szükség van. Ez a technológia nem volt kész, és a mai berendezéseken nem is lehet tesztelni, ezért az ITER egy technológiai fejlesztési programot indított 2020-ban, melyet több pályázatra bontottak. A legnagyobb ilyen pályázatot a HUN-REN Energiatudományi Kutatóközpont nyerte el és ennek keretében épült fel az „ITER DMS Support Laboratory” az intézetben. 2022-ben sikeresen demonstrálták először 19×38, majd 28.5×55 mm méretű hidrogén, deutérium és neon pelletek készítését, kilövését, törését, és azóta részteletesen vizsgálják a kapcsolódó folyamatokat. A munka előreláthatólag legalább 2028-ig tart a technológia különböző eleminek fejlesztésével és tesztelésével. Kapcsolódó pályázatok keretében zajlik a pellet kilővő szelep prototípus fejlesztése az intézet és a CEFusion Kft együttműködésében, valamint a pellet diagnosztika prototípus fejlesztése az intézet és a Fusion Instruments Kft. együttműködésében.
