Az atommagfúzión alapuló energiatermelés a fizika Szent Grálja. Évtizedek óta állítják a tudósok, hogy ha egyszer majd sikerül átugrani az eljárás útjában tornyosuló sok technikai akadályt, akkor egy csapásra megoldódik a világ energiaellátása, a globális felmelegedéssel és a környezetszennyezéssel egyetemben. Csakhogy az ígért áttörés időpontja minden évben kettővel tolódik a beláthatatlan jövőbe. Most azonban mérföldkőként is értékelhető nyomásértéket értek el az egyik kísérleti reaktorban.

A hagyományos atomreaktorok atommagok láncreakciószerű bontásával állítanak elő energiát. De elméletileg ennek fordítottjával, tehát a magok összeolvadásával (fúziójával) is lehetséges az energiatermelés. Sőt, ez a mód minden szempontból előnyösebb lenne a régi stílusú atomhasadásnál. Gyakorlatilag „ingyenenergiát” jelentene mindenféle veszély és mérgező melléktermék nélkül. Kicsit túl szép is ez, hogy igaz legyen – hangoztatják a technológia szkeptikusai.

És valóban. Az elmúlt évtizedekben a világ számos kutatóintézetében folyó atomfúziós kutatások nem haladtak igazán gyorsan. Bár teljes kudarcnak nem nevezhetjük őket, azt sem állíthatjuk megalapozottan, hogy jelenlegi tudásunk szerint ma sokkal közelebb lennénk az első fúziós erőművek éles indításához, mint voltunk tíz éve, az akkori tudásunk alapján. Sok kétkedő kutató szerint soha nem is jutunk el odáig, ugyanakkor fontos tudnunk, hogy a fúziós technológia nem ál-, hanem elméletben teljesen megalapozott és működőképes tudomány. Sőt, nagyon látható gyakorlati megvalósulásai is vannak. Fúzió termeli ugyanis az energiát a csillagokban. Csak van néhány alig biztosítható feltétele, ami itt, a Földön kissé nehézzé teszi megvalósítását.

A legfontosabb feltétel, hogy mérhetetlenül melegre kell hevíteni a reaktor belsejében lévő plazmát – az anyag negyedik halmazállapotát gázok több millió fokra hevítésével lehet előállítani. Újabb feltétel, hogy ezt a nagyságrendileg 50 millió Celsius-fokos plazmát nagy nyomáson is stabilizálni kell. Csak akkor indul be a fenntartható magfúzió a plazmát alkotó könnyű atommagok között, ha a plazma hőmérséklete, nyomása meghalad egy határértéket, és ezt elegendő ideig sikerül fenntartani, olvasható a Massachusettsi Műszaki Egyetem (MIT) hírmagazinjában. Ha ezt sikerül elérni, akkor a reaktor már több energiát kezd el termelni, mint amennyit közöltek vele, magyarul ekkor indul meg a nettó energiatermelés.

A világ kísérleti fúziós reaktoraiban folyamatosan próbálják növelni a hőmérsékletet és a nyomást, ezzel egyre közelebb kerülve a tényleges energiatermelésig. Most az MIT fizikusai bejelentették, hogy az egyetem kísérleti reaktorában a tizenegy éves világcsúcsot megdöntve újabb rekordot értek el a plazmanyomásban. A korábbi rekord 1,77 atmoszféra volt, az új tizenöt százalékkal magasabb, 2,05 atmoszféra. Eközben a plazma hőmérséklete 35 millió Celsius-fok volt. Ez kétszer olyan meleg, mint amekkora forróság a Nap középpontjában uralkodik. Ebből sejthető, hogy nagy technikai nehézséget okoz az is, hogy olyan anyagból készítsék el a reaktor falát, amely nem válik köddé ezen a hőmérsékleten. Ezt úgy oldják meg, hogy a plazmát mágneses tér segítségével hevítik és tartják a reaktor belsejében, így nem érintkezik közvetlenül szilárd anyaggal.

A kísérletben másodpercenkét 300 billió magfúzió történt a plazmában, amely két másodpercig maradt stabil. Ezt úgy érték el, hogy 4 megawatt energiával hevítették. Látható, hogy e technológia még közel sincs a gyakorlati alkalmazhatósághoz: alig egy-két másodpercig stabilizálható a reakció, és ahelyett, hogy energiát nyernénk ki belőle, nekünk kell táplálnunk. De a fúzió iránt elhivatott kutatók szerint minden watt megéri, mert egyszer majd sokszorosan visszanyerünk mindent. Az eredményeket a Nemzetközi Atomenergia-ügynökség tokiói fúziós konferenciáján mutatták be a múlt héten.

Az MIT világcsúcsának időpontja nem teljesen véletlen, ugyanis – talán sértettségük kifejezéseképpen – az egyetem kísérleti reaktorának utolsó munkanapjára időzítették. Amint a közleményben megjegyzik, az amerikai energiaügyi minisztérium beszüntette a projekt finanszírozását. Márpedig e kísérletek energiaigénye olyan hatalmas, hogy a jelentős költségeket csak állami részvétellel lehet elviselni. A fúziós költségkeretet átcsoportosították a Franciaországban felépítendő hatalmas nemzetközi kísérleti termonukleáris reaktor (ITER) finanszírozására. Ebben az Egyesült Államokon kívül az Európai Unió, Kína, India, Dél-Korea, Oroszország és Japán is részt vesz.

Az ITER hét emelet magas lesz, a reaktor mágnesei annyit nyomnak majd, mint egy Boeing 747 típusú repülő. A reaktor térfogata nyolcszázszorosa lesz az MIT-n eddig üzemelő kutatóreaktorénak.

Az építkezés már három éve elkezdődött, de már többször kellett kijjebb tolni a határidőket. Most, miután máris elköltöttek az építkezésre 14 milliárd dollárt, úgy tűnik, hogy az évtized végére készül el az épület. Ezután, talán 2021-ben indulnak az előzetes tesztek, és 2027-ben a teljes energiájú fúziós kísérletek. Ha minden jól megy, az ITER lesz az első nettó energiatermelő fúziós erőmű. Az energianyereség tizenöt-húsz év múlva 500 megawatt körül lehet, amely összevethető a mai, maghasadáson alapuló erőművek kapacitásával.

Eközben több kisebb reaktorral is kísérleteznek a világban. Szinte minden nagyhatalom üzemeltet fúziós projektet magáncégekkel közösen. A brit Országos Fúziós Laboratórium spin-off cége például 2025-re ígéri az MIT-ével azonos méretű reaktora energiatermelésének beindulását. Az amerikai, főként repülőiről ismert Lockheed Martin cég már két éve bejelentette, hogy tíz éven belül megépíti a fúziós erőművét, amely nem lesz nagyobb egy teherautónál. Mivel ennél sokkal többet nem árultak el, kevesen vették komolyan a bejelentést. Ha olvasóink esetleg hiányolták a fúziós energiában fantáziát látó befektetők közül a szilícium-völgyi milliárdosokat, akkor nem kell csalatkozniuk. A Tri Alpha Energy nevű céget a Microsoft társalapítója, Paul Allen pénzeli, versenytársát, a General Fusiont az Amazon tulajdonosa, Jeff Bezos.

2016. október 25.

Reklámok