Az alábbi cikk nagyrészt az EUROfusion.org-on megjelent cikk fordításán alapszik.

A fúzió a leggyakoribb reakció a megfigyelhető univerzumban. Ez a reakció látja el a Napot és a csillagokat energiával. Azonban a magfúzió pontos fizikai folyamatát a tudományos közösség csak az 1920-as években kezdte megérteni, amikor Arthur Eddington brit asztrofizikus felvetette, hogy a csillagok energiájukat a hidrogén héliummá történő átalakulása – fúziója – során nyerik. Eddington az elméletét először az Internal Constitution of the Stars (A csillagok belső felépítése) című könyvében közölte 1926-ban, ezzel lefektetve a modern elméleti asztrofizika alapjait.

Időrend

1920-1930: A csillagok és az atom megértése

Eddington cikkét követően Robert d’Escourt Atkinson és Fritz Houtermans elkészítette az első számolásokat a csillagokban zajló magfúziós folyamatok sebességét illetően. Ezzel egyidőben Ernest Rutherford felfedezte, hogy az atomnak van belső szerkezete. A híres 1934-es kísérletében Rutherford megmutatta, hogy a deutérium héliummá fuzionál és megfigyelte, hogy a folyamat során „hatalmas hatás jött létre” (eredetileg: „an enormous effect was produced”). Diákja, Mark Oliphant a felszerelés egy frissített változatát felhasználva deutériumot lőtt hidrogén helyett és felfedezte a hélium-3-at és a tríciumot, megmutatva, hogy a nehéz hidrogénatommagok létrehozhatóak a hidrogén könnyebb izotópjainak egymással történő interakciója során. Ez volt az első alkalom, hogy a fúziót laboratóriumi körülmények között közvetlenül sikerült demonstrálni. A nukleáris fúzió e megértése szorosan együtt zajlott Hans Bethe munkájával, aki a csillagok nukleoszintézisét kutatta. Bethe leírta, hogy a Nap és a csillagok a proton-proton ciklus reakcióival termelnek energiát.

Az 1950-es évek: Elindulnak az első fúziós berendezések

Az 1950-es évekre a kutatók elkezdték keresni a lehetőségét a magfúzió földi körülmények között történő megvalósításának. Ráadásul 1950-ben két szovjet tudós, Andrej Sakharov és Igor Tamm javaslatot tett egy mágneses összetartású fúziós berendezés tervezésére, amelyet tokamaknak neveztek. Ezt követte 1951-ben Lyman Spitzer sztellarátor koncepciója. Az 1950-es években a fúziós kutatásokat a sztellarátor dominálta, de kifulladni látszott, amikor Lev Artsimovics kísérleti kutatásai a tokamak rendszereken megmutatták, hogy a tokamak egy sokkal effektívebb koncepció.

1970-1980: A JET tervezése és az ITER kezdetei

Az 1970-es évekre nyilvánvalóvá vált, hogy a fúziós energia megvalósítása a tudomány egyik legnagyobb kihívásai közé tartozik és a sikeres kivitelezés kulcsa az együttműködés lehet. Az európai országok közösen elkezdték tervezni a Joint European Torus (Közös Európai Tórusz – JET) kísérletet 1973-ban. 1977-ben az Európai Bizottság zöld utat adott a projektnek; a kísérlet helyszíne az Egyesült Királyságban található Culham települést választották. A JET építése – mely a legnagyobb működő mágneses összetartású plazmafizikai kísérlet – időben befejeződött és az eredeti költségvetést is tudta tartani. 1983-ban kezdődtek el benne a plazmakísérletek.

A 80-as években a vasfüggöny némileg felemelkedett, amikor 1985 novemberében, a genfi szuperhatalmi csúcstalálkozón elindították az ITER (International Thermonuclear/Tokamak Experimental Reactor – Nemzetközi Termonukleáris/Tokamak Reaktor, az iter szó jelentése latinul: az út) projektet. A fúziós energia békés célú fejlesztésére irányuló nemzetközi együttműködési projekt ötletét Gorbacsov, az egykori Szovjetunió főtitkára javasolta Reagan amerikai elnöknek.

1980-2000: A JET rekord

Az első, tríciumot használó kísérleteket a JET-en végezték, így ez lett a világ első olyan reaktora, mely 50-50%-os deutérium-trícium keverék üzemanyaggal működött. 1997-ben a fenti üzemanyag felhasználásával a JET világrekordot állított fel, a fúziós folyamatokból származó megtermelt teljesítmény 16 MW volt, 24 MW fűtés mellett. Ezzel a Q paraméter értékére is sikerült világrekordot felállítania, Q=0.67-es értéknél. Fontos megjegyezni, hogy ez a világrekord körülbelül egy másodpercig állt fent folyamatosan. A Q=1 az úgynevezett gyújtás. A fúziós energiatermelés eléréséhez a Q-nak egynél nagyobbnak kell lennie. Az ITER célja a Q=10 elérése.

2000-mostanáig: Az ITER otthona

2005-ben az ITER tagok egyhangúlag egyetértettek abban, hogy az ITER Franciaországban, Cadarache-ban épüljön. 2022 decemberében az ITER projekt elérte a 77,7%-ot az első plazmához vezető munkák tekintetében. 2015-ben elindult a Wendelstein 7-X sztellarátor, mely a hosszútávú biztonsági stratégia a tokamak mellett az Európai Fúziós Útitervben. Az első kísérleti kampány pedig minden várakozást felülmúlt. 2021-ben a JET egy új fúziós világrekordot állított fel, 59 MJ fúziós energiát termeltek meg egy 5 másodperc hosszú kisülés során, ezalatt 170 mikrogramm deutériumot és tríciumot égettek el. Ezt 2023-ban szintén a JET-en sikerült túlszárnyalni 69 MJ fúziós energia termelésével egy 6 másodperc hosszú kisülésben, melynek során 0,21 mg deutérium-trícium üzemanyagot használtak fel.

További olvasnivaló (angolul)