Délibáb vagy tiszta energiaforrás: mégis lehet fúziós reaktor

Tiszta és olcsó energia tengervízből: ez kínálja a fúziós atomreaktor. A gond csak az, hogy 2020-ra derül ki, egyáltalán lehet-e kereskedelmi mennyiségben áramot termelni vele. A nehézségekről annyit, hogy az erőműben fortyogó plazmát olyan mágneses mezőben kell tárolni, amelynek az ereje ötvenezerszerese a Földének.

Az emberiségnek talán nem volt még nagyobb vállalkozása, mint az, amely siker esetén korlátlan tiszta energiaforráshoz juttatná, forradalmasítva ezzel az egész földi életet. Megszűnnének a ma még fenyegetőnek látszó energiagondok, a föld légkörének égéstermékekkel történő szennyezése a múlt ködébe veszne, és nem lenne többé a tengerek és tengerpartok élővilágát súlyosan veszélyeztető tartályhajó-baleset. Csupán az a bökkenő, hogy a végrehajtás iszonyatos pénzekbe kerül, és többen vitatják, hogy meghozza a várt eredményt.

Kecsegtető utópia - elég vonzó ahhoz, hogy az Európai Unió, az Egyesült Államok, Oroszország, Kína, India, Japán és Dél-Korea összefogjon elérésük érdekében. Céljuk nem kevesebb, mint a napenergia megzabolázása, egy kereskedelmi hasznosításra alkalmas magfúziós reaktor megépítése: olyané, amelyben nem a maghasadás, hanem az atommagot alkotó nukleonok összeolvadása termeli az energiát.

Ez játszódik le folyamatosan a Napban, ahol a hidrogénatomok egyesüléséből hélium keletkezik: ezt kellene megvalósítani Albert Einstein egyszerű egyenlete, az E = mc² tömeg-energia ekvivalens alapján.

A világ legnagyobb magfúziós berendezése a tervek szerint a dél-franciaországi Provence hegyei között, Cadarache-ban épül fel. Neve: Nemzetközi Termonukleáris Kísérleti Reaktor, angol nevének rövidítése alapján ITER. Építése azért kezdődhet meg, mert a program megvalósításában részt vevő hét partner a nyáron - remények szerint véglegesen - megállapodott a finanszírozásban.

A beruházás a valaha felvetett legambiciózusabb fúziós kísérlet. Az ITER szívében elhelyezkedő tokamak (magas hőmérsékletű plazma létrehozására szolgáló berendezés) mágneses mezővel préseli és hevíti a hidrogénizotópokat több százmillió Kelvin fokra, amíg össze nem olvadnak. A keletkező fúziós reakciók nagy energiájú neutronokat bocsátanak ki, amelyek elektromosság létrehozására hasznosíthatók.

Elvonja a pénzt a kevésbé egzotikus energiaforrások hasznosításától

Tömérdek fejlesztési pénzről van szó. A 2006-ban még ötmilliárd euróra becsült költségek ma már 15 milliárd eurónál tartanak, és a jelenlegi válságos gazdasági helyzetben nem volt könnyű megtalálni hozzájuk a forrást. Az év elején még úgy tűnt, hogy az egész terv kútba esik, és az ITER-ből nem lesz semmi. Elkészülésének kilátásait nagy mértékben rontotta az is, hogy az energiatermelés beindulására a húszas évek végén lehet csak számítani, és akkor sem kereskedelmi méretekben, csupán akkorában, hogy bizonyossá váljon: lehet kereskedelmi hasznosításra alkalmas méretű fúziós reaktort építeni.

Még az ITER-t derűlátóan megítélők is elismerik, hogy a legjobb esetben 2040-re lehet majd eljutni a nagy mennyiségű fúziósenergia-termeléshez a The Daily Telegraph brit lap szerint. Az óvatosabbak viszont azt mondják, hogy a magfúzió csupán a század második felében fog szerepet kapni az emberiség energiaigényeinek kielégítésében.

^{A kísérleti fúziós reaktor modellje az építkezés helyszínén}

"Szkeptikusak vagyunk a fúziót illetően - nyilatkozta Doug Parr, a Greenpeace nagy-britanniai szervezetének vezető tudósa. - A megújuló energiaforrások, köztük a vízi-, tengeri-, szél-, a nap- és geotermális energia hasznosításától von el pénzt. Anyagi lehetőségeink behatároltak, márpedig vannak rövid távon feltétlenül megoldandó gondok, mint például a szennyező szénhidrogének kivonása az áramtermelésből".

Parr szerint az ITER pénznyelő kapacitása azért is olyan káros, mert semmi biztosíték sincs arra, hogy a reaktor valaha működni fog. "A fúzióval az a legnagyobb gond, hogy negyven évnyi távolságra van - és mindig is annyira volt. Irdatlan pénzeket fektetünk valamibe, ami lehet, hogy nem nyújt majd semmit" - fogalmazott a tudós.

A program résztvevői ezzel szemben ragaszkodnak ahhoz a véleményükhöz, hogy a kereskedelmi méretű fúziós energiatermelés igenis lehetséges, és ha valóban sikerül megzabolázni a termonukleáris folyamatot, az meghozza az ígért forradalmi áttörést.

"A kihívás óriási, de győzni akarunk - szögezte le David Campbell, az ITER fúziós, tudományos és technológiai részlegének helyettes vezetője. - Biztos vagyok benne, hogy az ITER létrejön. A magfúzió olyan egyszerű alapanyagból, mint a tengervíz, hatalmas mennyiségű energiát állít elő hosszú ideig megmaradó radioaktív melléktermékek nélkül. Hosszú távon átveheti az áramtermelést".

Szédítő számadatok

A "semmiért valamit" alkímiára emlékeztető kilátása rendkívül csábító. Energiát nyerni tengervízből? Ki ne lenne hajlandó befektetni ebbe? Nagy különbség azonban a mesterségesen előidézett nukleáris fúzió és az alkímia között az, hogy az előbbi létező valóság. Igaz, hogy kis méretben, de már 1991-ben megtörtént egy oxfordi kutatóintézetben.

A művelet annak megismétlését jelenti, ami a Nap energiatermelő magjában lejátszódik, ahol a hidrogén két izotópja, a deutérium és a trícium nukleonjai rendkívül magas hőfokon egyesülnek, és hélium jön létre. Ahogy Einstein megfogalmazta: az energia egyenlő a tömeg szorozva a fénysebesség négyzetével. Mivel a fénysebesség önmagában is óriási, a fúzió során bekövetkező minimális tömegvesztés is hatalmas mennyiségű energia felszabadulásával jár.

A folyamatban az a legizgalmasabb, hogy csak nagyon kicsi, bőséggel rendelkezésre álló alapanyag kell hozzá. "A deutériumot ki tudjuk nyerni tengervízből, a trícium pedig magában a reaktorban keletkezik" - magyarázta a brit lapnak Norbert Holtkamp német magfizikus, az ITER első vezérigazgató-helyettese. Más előnyöket is említett: a folyamat nem mehet át olvadást előidéző láncreakcióba, és bár van radioaktív mellékterméke, az 100-200 év alatt lebomlik, utána pedig az anyag újból felhasználható.

Ezek az érvek - és talán a tudomány határait kitágító vállalkozás sikerétől remélt politikai haszon kecsegtető távlata - győzték meg a politikusokat arról, hogy biztosítsák az ITER megépítéséhez szükséges pénzt. Cadarache-ban már elő is készítették az 1000 méter hosszú és 500 méter széles területet a létesítményhez.

A terv egyéb számadatai szédítőek, mert bár a fúzió folyamata elméletileg tisztázott, létrehozása és fenntartása rendkívül bonyolult feladat. A magfúzió közben valahol tárolni kell a plazmát, ami csak egy olyan hatalmas, tórusz alakú elektromágnes által létrehozott mágneses mezőben lehetséges, amelynek az ereje ötvenezerszerese a Földének. Az ITER tervezett tokamakjában ezer köbméter plazma (ionizált gáz) fér majd el.

Amikor először beindítják, a reaktor 500 megawatt hőenergiát termel majd, amelyből csaknem 200 megawatt villamos energia nyerhető - elegendő egy kis város áramellátásához. Ennél is fontosabb azonban, hogy a tudósok remélik: ha sikerül ilyen méretben megvalósítani az irányított magfúziót, akkor még nagyobb, a jelenlegi maghasadásos erőművekével megegyező kapacitású reaktorokat is építhetnek.

Az ITER mintegy 57 méter magas lesz, és 23 ezer tonna súlyú, vagyis háromszor olyan nehéz, mint az Eiffel-torony. Hogy olyan tartós mérföldköve lesz-e a műszaki fejlődésnek, mint az utóbbi, az még nem dőlt el.