Az eredmény nagyon jelentős lépés a kereskedelmi célú fúziós energia felé, de a szakértők szerint még hatalmas mérnöki erőfeszítésekre van szükség a hatékonyság növeléséhez és a költségek csökkentéséhez. A kaliforniai Lawrence Livermore Nemzeti Laboratóriumban (LLNL) végzett kísérletről december 11-én bukkantak fel az első pletykák, és a hírt december 13-án hivatalosan is megerősítették egy sajtótájékoztató keretében. Ezen elhangzott, hogy egy december 5-i kísérlet során a laboratórium National Ignition Facility (NIF) nevű fúziós reaktorában 2,05 MJ bemenő lézerteljesítményből 3,15 MJ kimenő teljesítményt állítottak elő, ami mintegy 150 százalékos teljesítménynövekedést jelent. Ezt ugyanakkor messze felülmúlja az a nagyjából 300 MJ befektetett teljesítmény, amit a lézerek energiaellátásához használtak.
A magfúzió megvalósítására két fő kutatási irány létezik. Az egyikben mágneses mezőkkel próbálják kordában tartania plazmát, míg a másikban lézereket használnak. A NIF a második megközelítést, az úgynevezett inerciális bezárási fúziót (ICF) alkalmazza, amelynek keretében egy apró, hidrogén fűtőanyagot tartalmazó kapszulát lézerrel lőnek, ami a kapszula felhevülését és gyors tágulását okozza. Ez egy azonos mértékű, ellentétes reakciót vált ki belül is, összenyomva a fűtőanyagot. A hidrogén-atommagok így nehezebb elemekké olvadnak össze, és tömegük egy része energiaként felszabadul – akárcsak a Nap belsejében.
Eddig minden fúziós kísérlethez több energiát kellett betáplálni a rendszerbe, mint amennyit az termelni tudott. A NIF korábbi, idén augusztusban megerősített rekordja során a lézerek által bevitt energia 72 százalékának megfelelő teljesítményt produkáltak. A mai bejelentés megerősíti, hogy a kutatók nemcsak elérték, hanem meg is haladták a kritikus egyensúlyi határt – már ha eltekintünk a lézerek működtetéséhez szükséges energiától. A sajtótájékoztatón Jean-Michel Di-Nicola, az LLNL munkatársa elmondta, hogy csúcsteljesítménynél – amelyen a NIF csak a másodperc néhány milliárdod részéig működik – a lézerek 500 billió wattot fogyasztanak, ami több energiát jelent, mint amennyit a teljes amerikai hálózat lead.
Jeremy Chittenden, a londoni Imperial College munkatársa szerint a kísérlet olyan történelmi pillanatot jelent a fúziós kutatásban, amelyet 70 éve próbálnak elérni. „Ez az eddigi legfontosabb igazolása azon megközelítés létjogosultságának, amellyel az ICF esetében már közel 50 éve próbálkozunk. Ez nagyon fontos” – mondja a szakértő.
A legtöbb jelenlegi fúziós kísérlet a mágneses alternatívával, egészen pontosan tokamaknak nevezett reaktorkonstrukciókkal folyik. Ilyen például a Joint European Torus (JET) nevű reaktor, amely 1983-ban kezdte meg működését Oxford közelében. Működése ideje alatt ez a Naprendszer legforróbb pontja, hőmérséklete eléri a 150 millió °C-ot. Az év elején a JET 5 másodpercig működtetett egy reakciót, amely rekordmennyiségű, 59 MJ hőenergiát termelt. Ennek nagyobb és modernebb utóda, a franciaországi ITER hamarosan elkészül, az első kísérletek 2025-ben kezdődhetnek meg. Egy másik, ugyanezt a konstrukciót használó reaktor, a koreai KSTAR nemrégiben 30 másodpercig tudott egy reakciót fenntartani 100 millió °C feletti hőmérsékleten.
Kim Budil, az LLNL igazgatója a sajtótájékoztatón elmondta, hogy a kísérlet és a bejelentés közötti késedelem oka az volt, hogy egy külső szakértőkből csoportot is bevontak az adatok szakértői értékelésére. Szerinte „néhány évtizeden” belül meg lehet építeni egy lézer alapú erőművet, a tokamakreaktorok technológiája azonban jelenleg jóval kiforrottabb. Elmondása szerint a lézeres megközelítés kapcsán nagyon jelentős tudományos és technikai akadályok vannak, amiket meg kell oldani az elkövetkező időszakban. Ez egy egyszeri gyújtás volt, és a kereskedelmi fúziós energia megvalósításához percenként rengteg ilyen fúziós gyújtást kell produkálni, amihez robusztus lézerrendszerre van szükség, mondta. Jelenleg a NIF egyébként csak rendkívül rövid ideig képes üzemelni, majd több órát kell tölteni az alkatrészek hűtésével, mielőtt újra bekapcsolható lenne.
Gianluca Sarri, a Belfasti Egyetem szakértője szintén úgy véli, hogy az első működő kereskedelmi reaktorok tokamak rendszerűek lesznek, de ettől még az ICF-kutatásnak is nagyon fontos szerepe van. „Mindkét úton fontos előre haladni, mert kölcsönösen segítik egymást. Rengeteg az információcsere a két kutatási irány között, hiszen a működési koncepció nagyon hasonló” – mondja.
