A lézeralapú tehetetlenségi fúzió stratégiai jövőpiac a fotonikában. A megvalósíthatósága bizonyított. Németországban ipari és kutatási konzorciumok alakulnak, hogy feltárják a klímasemleges és intrinzikusan biztonságos energiaforrást, és erős ellátási láncokat építsenek ki. Az állam több mint egymilliárd euróval támogatja a fúziós erőművek alaptechnológiáinak fejlesztését. A megközelítések a fúzión túl magas innovációs potenciált rejtenek. Fontos szereplők találkoznak a LASER 2025 rendezvényen az "Alkalmazási Panel: Lézerfúzió - A fotonikai ipar energizálása" címmel. A Fraunhofer ILT vezetésével a fúzió piaci potenciáljait és lehetőségeit világítja meg. A lézeralapú tehetetlenségi fúzió a alapkutatásból az alkalmazásközeli technológiafejlesztés felé tart. Németország megtette a lépéseket, hogy a klímasemleges, folyamatosan elérhető energiaforrást a lehető leggyorsabban kiaknázza. Mióta a szövetségi kormány 2024 tavaszán elindította a "Fúzió 2040 - Kutatás az úton a fúziós erőműhöz" programot, 16 konzorcium alakult meg 140 millió eurós támogatási kerettel. Nagyvállalatok, középvállalkozások, startupok, kutatóintézetek és egyetemek egyesítik kompetenciáikat a fúziós erőművek alaptechnológiáinak fejlesztésére. Ez egy kutatási offenzíva kezdete, amely Németországot 2030-ig több mint egymilliárd euróval támogatja. Ehhez jönnek a részt vevő vállalatok magánberuházásai. Ezek többsége a fotonikai iparból származik, és a fúziót stratégiai jövőpiacként ismerte fel.
Alkalmazási panel »Lézerfúzió: A fotonikai ipar energizálása« a LASER-en
Egy alkalmazási panel a Laser World of Photonics keretében feltárja a fotonikai ipar potenciálját. Dr. Jochen Stollenwerk, a Fraunhofer Lézertechnikai Intézet (ILT) megbízott vezetője Aachenben, vezetésével vezető ipari és tudományos szakértők vitatják meg a technológia állapotát, a kihívásokat és a fotonikai megoldásokat. A panel "Lézerfúzió: A fotonikai ipar energizálása" című impulzuselőadását Prof. Constantin Häfner, a Fraunhofer Társaság kutatásért és átadásért felelős igazgatója tartja. 2019 végéig a kaliforniai Lawrence Livermore National Laboratoryban az Advanced Photon Technologies program igazgatójaként a világ legnagyobb teljesítményű lézerrendszereinek fejlesztéséért felelt, amelyekkel a National Ignition Facility (NIF) keretében először sikerült fúziós plazma gyújtását elérni.
A Németországba való átigazolása óta Häfner szakértelmét többek között a szövetségi kormány tanácsadójaként a Szövetségi Kutatási, Technológiai és Űrkutatási Minisztérium (BMFTR) fúziós tanácsában, valamint a lézerfúzióért felelős szakértői bizottság vezetőjeként kamatoztatja. Impulzus előadásában a lézerfúzió jövőpiacán Németország és Európa lehetőségeit fogja bemutatni; ezt figyelembe véve,
hogy a német fotonikai vállalatok technológiai és hardverszállítóként nem elhanyagolható szerepet játszottak a NIF építésében.
»A teljesítményorientált ellátási láncok kiépítése a fotonikában a fúziós erőmű technikai és gazdasági megvalósíthatóságának előfeltétele« - mondja Häfner. Ezen az úton még számos innovációra van szükség. Ezek a várható piaci méret miatt széleskörű átalakulásokat fognak generálni a mai ipari lézerek, lézeralkalmazások és optikák piacán. Spill-over formájában.
A kutatás és fejlesztés kezdeti hatásai már rövid távon is érezhetőek lehetnek a fotonikai piacon.
Kezdetét vette a hatékony ellátási láncok kiépítése.
A »Fusion 2040« program keretében az első konzorciumok megalakulásával megkezdődött a szükséges innovációs offenzíva. A projektek a fotonika, optika és anyagtudomány szereplőit és azok kompetenciáit egyesítik. A hangsúly a nagy hatékonyságú diódalézerek, valamint a robusztus optikai üvegek és kristályok fejlesztésén és gyártásán van. Ezeket kereskedelmi folyamatos üzemelésben használják.
A erőművek extrém terheléseknek vannak kitéve. Feladatuk, hogy lézerimpulzusokat magas frekvencián pumpáljanak a szükséges energiaszintre, hogy a deutérium és trícium hidrogénizotópok keverékét plazmává alakítsák és elindítsák azok fúzióját. A kereskedelmi működéshez másodpercenként tíz-twenty célt kell ezzel a keverékkel aktiválni. Ezeknél a céloknál – tűfejnyi golyócskáknál – és az első reaktor falánál is fejlesztési igény mutatkozik. Az utóbbi a fúzió során felszabaduló neutronoknak és a hőmérsékletből származó sugárzásnak van kitéve.
150 millió Celsius-fokos fúziós plazmának kitéve. Fejlesztési területek nyílnak meg a trícium-körforgás és a lehetőleg additív gyártású komplex erőműkomponensek terén. Ezeket a témákat a konzorciumok célozzák meg. Már ma látható, hogy a szóban forgó spill-over hatások a fotonikára és annak felhasználói ágazataira is hatással lesznek. Az egyik projekt célja a diódalézerek jelentős teljesítménynövelése, miközben a költségek drasztikus csökkentése a teljesen automatizált gyártás következményeként valósul meg. Ha a konzorcium eléri
célkitűzéseit, akkor a diódalézerek ágazatokon átívelő transzformatív – és részben diszruptív potenciált fejleszthetnek ki. A nagy teljesítményű sugárforrások és az optikai üvegek iránt, amelyek a fúziós erőművekhez szükségesek, más piacokról is kereslet mutatkozik. Emellett növekvő igény mutatkozik olyan lézerek iránt, amelyek másodlagos forrásként használhatók EUV-, neutron- vagy röntgensugárzás előállítására. Ezek
többek között kombinált röntgen- és neutronképalkotásra keresett. A módszer lehetővé teszi az optikai és anyagvizsgálatokat a zárt hordók és konténerek falain keresztül. A lézersugárforrások kulcsszerepet játszanak a szükséges részecskegyorsítók miniaturizálásában és kompakt eszközökbe való integrálásában.
Alapvető fizika működik – Elindulás a alkalmazásfejlesztéshez
A lézerfúzió fejlesztése 2022. december 5-e óta – a NIF áttörésének napja – robbanásszerűen halad előre. Häfner becslése szerint a mesterséges intelligencia (MI) fokozódó alkalmazása tovább növeli az innováció ütemét. Az amerikai kísérleti létesítményben már alkalmazzák az MI-t a kísérletek optimalizálására: míg 2022 végén a fúziós plazma gyújtása 3,15 megajoule (MJ) energiát szabadított fel, ami másfélszerese volt a gyújtáshoz szükséges lézerenergiának, addig a NIF 2024 végén 5,2 MJ-ra, 2025 májusában pedig 8,6 MJ-ra növelte ezt. Ezzel a fúzió 4,13-szor több energiát szabadított fel, mint amennyit a lézer a céltárgyra fókuszált. A sikeres kísérletek bizonyítják, hogy az alapvető fizika működik. Azonban a létesítmény nem energiaelőállításra, hanem plazmakutatásra lett tervezve. A 192 párhuzamos sugárnyalábban a villanólámpák és a speciális üvegek a lézerimpulzusok energia szintjét a szükséges szintre pumpálják. Minden gyújtás után a rendszernek lehűlnie kell, mivel sem az optikai komponensek, sem a lézersystem, sem a tüzelőkamra anyagai nem alkalmasak folyamatos erőművi üzemeltetésre.
Az erőművekhez alkalmas koncepciók és technológiák felé vezető úton
Ahhoz, hogy a fúziós technológiát erőművekben hasznosítani lehessen, teljesen új koncepciókra van szükség. Ezek fejlesztését a szövetségi kormány a »Fúzió 2040« program keretében indította el. Az ipari részvétel az első pályázatokban óriási volt. Az optikai, fotonikai és anyagtudományi erőműtechnológiák fejlesztése megkezdődött. 2030-ig több mint egymilliárd euró áll rendelkezésre a technológia-nyitott kutatásra: a lézeralapú tehetetlenségi fúzió mellett a mágneses fúzió is napirenden van. A konzorciumok lézerek, optikák, bevonási eljárások gyártóit, egyre inkább mesterséges intelligencia által támogatott gyártástechnológiákat, valamint tesztelési és szoftverfejlesztési szakembereket vonnak össze kutatóintézetekkel, hogy kiaknázzák a fotonikus jövőpiac óriási potenciálját. Az ipar és a tudomány együttműködése összekapcsolja a tudást, a folyamatokat – és a beszállítói láncokat. Ez megteremti a fúzió kereskedelmi hasznosításának alapját. Mint intrinzikusan biztonságos energiaforrásnak, a szél- és napenergia mellett megbízható építőelemévé kell válnia egy a szénkörforgástól független energiarendszernek.
Alkalmazási panel »Lézerfúzió: A fotonikai ipar energizálása«
Dátum: 2025. június 24., kedd
Időpont: 10:30 – 12:00
Helyszín: A2.561 csarnok
Elnök: Dr. Jochen Stollenwerk, Fraunhofer ILT
Panel, többek között:
Prof. Constantin Häfner, kutatás és átadás elnöke, Fraunhofer Társaság
Prof. Thomas Thiemann, idősebb alelnök (SVP), Siemens Energy
Dr. Ulrich Steegmüller, technológiai igazgató (CTO) és idősebb alelnök (SVP), ams OSRAM
Dr. Frank Nürnberg, globális értékesítési vezető, HERAEUS Covantics
Alexander Ancsin, ügyvezető igazgató (CEO), Layertec GmbH
Kapcsolat
