2007. március 6.

Szabályozott magfúzió: Energiaellátásunkat döntően a fosszilis tüzelőanyagok - a szén, az olaj és a földgáz - biztosítják. A szakemberek úgy becsülik, hogy ezek a jelenlegi felhasználás mellett is - fajtájától függően - 40-200 év után elfogynak, s közben, ha nem sikerül az üvegház-hatást okozó gázok, elsősorban a szén-dioxid mennyiségét visszafogni, annak negatív környezeti hatásai ma még beláthatatlan következményekkel járhatnak. A jelenleg legkörnyezetkímélőbb, stabilan és olcsó energiát előállító atomerőművi termelés gondja az évezredekig is veszélyes radioaktív hulladék elhelyezése, illetve a hulladék nem sugárzó, vagy rövid felezési idejű anyagokra történő átalakításának megoldása. Az egyéb, gyakorta minden problémát megoldónak kikiáltott alternatív, megújuló energiaforrások hasznosságát nem kétségbe vonva el kell(ene) ismerni azok korlátait.
A földi energiaforrásoknak, bármennyire is különböznek egymástól, van egy közös eredője, az ami létrehozta, fenntartja, vagy "megújítja” őket, ez a Nap. Az ott fuzionáló atommagokból származik az az éltető sugár, mely megalkotta a szenet, az olajat, a földgázt, élteti a biomasszaként felhasználandó növényzetet, a fákat, közvetve működteti a vízerőműveket, a szélerőműveket, naperőműveket.
A világ több ezer tudósa egy világméretű összefogás keretében 50 éve dolgozik azon, hogy olyan szerkezetet alkosson, amely magfúzió felhasználásával energiát termel. Európában az európai nukleáris szervezet, az Euratom koordinálja a kutatásokat, melyben Magyarország is részt vesz.
A KFKI - Részecske- és Magfizikai Kutatóintézetben működő Magyar Euratom Fúziós Szövetség kutatói együtt dolgoznak külföldi kollégáikkal a közös cél elérése érdekében. A témában tudományos szinten járatos személy, az intézet és a szövetség munkatársa, Dunai Dániel január 8-án Szabályozott magfúzió: A jövő energiaforrása? címmel tartott előadást a Környezetvédelmi és Vízügyi Minisztériumban. Miért kell nekünk a nukleáris energia? - tette fel a kérdést a szakember, majd az előadás első felében részletesen elemezte a jelenleg rendelkezésünkre álló energiaforrások korlátait. A megújuló energiaforrások taglalásánál többek között alapvető stratégiai problémaként említette, hogy azok időben és térben egyenetlenek, embertől többnyire független források, s nem valószínű, hogy valaha is pár 10%-nál többel járuljanak hozzá az energiaszükséglet fedezéséhez.
A kémiai átalakuláson alapuló energiatermelési sémák mindenképpen óriási anyagmennyiséget igényelnek (100-1000 kg/fő/év), így óriási a hulladékmennyiség és a források végesek. Hosszú távlatban mindenképpen meghatározónak kell lennie a nukleáris energetikának, s e körben a fúziós reaktorok jelenthetik a legtökéletesebb megoldást. A fúzió az a nukleáris reakció, amely a csillagok - például a Nap - belsejében energiát termel. A világegyetemben évmilliárdok óta működnek természetes fúziós reaktorok. A csillagokban fúziós reakciók során hidrogénből hélium és más nehezebb elemek keletkeznek. A Napban a "fűtőanyagot” a tömegvonzás fűti fel és tartja csapdában, megteremtve ezzel a fúzió feltételeit. A fúziós energiatermelés a Földön is megvalósítható három feltétel egyidejű teljesítése esetén, ezek a megfelelő sűrűség, a megfelelő energia-összetartási idő (hőszigetelés), és a megfelelően magas hőmérséklet, ami jelen esetben a Napnál körülbelül 10-szer forróbb, mintegy 100 millió C-fokos hőmérsékletet jelent - mondta az előadó.
Ezt követően Dunai Dániel a hallgatóság részéről is magas szintű szakmai felkészültséget igénylő tájékoztatást adott az alapokról, az eddig elért kutatási eredményekről és a még megoldásra váró feladatokról, melyekből néhányat idézünk:
m 100 millió C fokon az atomok mozgási energiája sokkal nagyobb, mint az elektronok kötési energiája, az elektronok leszakadnak az atommagokról, azok egymástól függetlenül mozognak, plazmaállapot jön létre.
m Az elektromosan töltött plazmarészecskék mágneses térrel összetarthatóak. Az első, henger alakú fúziós berendezések nem váltak be. A kísérletek jelenleg gyűrű alakú, ún. toroidális berendezésekkel folytatódnak, melyek helikális mágneses teret használnak.
m A fúziós égés során, a plazma hőmérsékletének emelésével a veszteségek mindig nőnek, a fúziós teljesítménynek maximuma van. Ha elég kicsik a veszteségek, akkor magától stabil pontba áll be a plazma, ha viszont nagyok a veszteségek, nincs önfenntartó reakció. Ennek következtében nem lehetséges a megszaladás.
m A jövőbeni fúziós erőmű számára üzemanyagként a hidrogén két izotópja - a deutérium és a trícium - a legalkalmasabb. Ezek közül a trícium egy rövid felezési idejű radioaktív gáz, melyet magában az erőműben állítanak elő. A működés során a fuzionáló plazmában csak kb. 10 mg trícium van. Az egész fúziós erőműben kb.
1 kg. trícium lesz, így az elképzelhető legsúlyosabb baleset esetén sem kell kiüríteni az erőmű környezetét. A leendő erőmű belső szerkezeti elemei felaktiválódnak a fúziós reakcióban keletkező nagy energiájú neutronoktól, de megfelelő ötvözeteket használva ez a radioaktivitás is kezelhető.
A fúziós kutatások első 20 évében a plazma belsejében lejátszódó folyamatokról csak igen kevés információ volt - említette meg az előadó, - a szokásos fizikai mérőműszerek nem alkalmasak egy ilyen magas hőmérséklettartományban mérni, ma már ennek érdekében szinte a fizika egész eszköztárát felhasználják. Jelenleg a berendezésekben elért plazmaparaméterek megközelítik már a reaktortartományt és a kísérleti eredményeket tudják extrapolálni a valós reaktorparaméterekre. Több olyan feleletre váró kérdés, megoldásra váró feladat van, azonban, melyre a mostani méretű berendezések nem alkalmasak.
A fúziós energianyerés következő és döntő lépése az ITER nevű kísérleti fúziós reaktor megalkotása. Sok vita, egyeztetés után a kísérlet helyszíne eldőlt, a dél-franciaországi Cadarache-ban épül meg. 2007-2008-ban megkezdődik az építése és a tervek szerint 2015-ben várhatóak az első kísérletek eredményei. Az ITER vállalkozás sikere esetén következhet az első, immár áramtermelő demonstrációs erőmű (DEMO) építése, amely 2035 körül kezdhetné meg működését.
A www.magfuzio.hu weboldalon további részletek és a témával kapcsolatos legfontosabb új hírek is megtalálhatóak.

Takács István Antal

Hozzászólás írása:

Facebook - VD - Egyesült Villamosenergia-ipari Dolgozók Szakszervezeti Szövetsége