Fúziós kutatások az 1950-es évektől folynak a világban, 1960 után már konkrét berendezéseket fejlesztenek e témában. Ám a technológia egyelőre beteljesítetlen ígéretnek tűnik – vajon csak a laikusok számára látszik így, vagy valóban ez a helyzet? Egyáltalán mi napjainkban a fúziós energia jelentősége? A Greendex.hu Holnapután című fenntarthatósági podcastjében Novák zsombor újságíró Dunai Dánielt, az Energiatudományi Kutatóközpont Fúziós Plazmafizika Laboratóriumának tudományos főmunkatársát kérdezte meg minderről – e cikk ennek a beszélgetésnek a tartalmi kivonatolása.
Ha fúziós energiáról beszélünk, akkor óhatatlanul megemlítjük a Napot, hiszen az óriás csillagban lejátszódó folyamat maga a fúzió. A Földön tipikusan égetéssel (szén, fa) termelünk energiát. A Nap egészen máshogy működik: hidrogén alakul át héliummá. Szerencsére a mi Napunk ezt nagyon lassan csinálja, ezért lehetünk itt már négy és fél milliárd éve. Ha mindez gyorsan történne meg, egy nagy villanással mi is, mindannyian, múlt időbe kerülnénk.
A folyamatról röviden: a Napban sima hidrogén ég el héliummá. A hidrogén atommagja egy protonból és egy elektronból áll, ebben a Nap forrósága folytán ionizált plazma halmazállapotú anyag van: az elektronok leszakadnak a protonokról és egy magas hőmérsékletű „töltött leves” alakul ki. A Földön más a reakció: itt a világegyetemben nagy mennyiségben elérhető deutérium és a reaktor által működés közben megtermelődő trícium hidrogéntípusokat használnánk a fúzióban, nehezebb atommaggal. Amikor ennek elemei nagy energiával ütköznek, hélium plusz egy neutron jön létre, ez adja a fúziós reakciót, s ez tenné lehetővé az energiatermelést.
De miért akarjuk a Nap működését a Földön reprodukálni?
-Ha megnézzük a mai energiaforrásainkat, mindegyikkel van valami komoly baj – magyarázza Dunai Dániel. – Holott az ideális energiaforrás pl. nem jár CO2-kibocsátással és nem termel hosszú távon tárolandó veszélyes hulladékot. Üzemanyaga elosztott és mindenhol elérhető, méghozzá hosszú távon, hogy a következő generációk is részesülhessenek belőle. Legyen a termelése szabályozható és kontrollálható. Ma viszont még nincs ilyen, minden kitételnek megfelelő energiaforrásunk. Mai, fosszilis energiák felhasználásával megtermelt energiáinkkal egyrészt CO2-t juttatunk a levegőbe, másrészt kevesek számára elérhetőek, s ez az egyenlőtlenség geopolitikai konfliktusokat is eredményez.
Ma divatos továbbá a megújuló energiák használata. Ez jó irány, fejleszteni kell, fejtette ki a Dunai a műsorban. Hozzátette, a megújulók sem mindig elérhetőek, kontrolljuk pedig szintén nincs a kezünkben. Hálózataink egyelőre nem képesek a probléma intelligens kezelésére. Egy példát is hozott a nagyságrendek érzékeltetésére: ha idehaza pusztán egy napos energiatermelésünket vízerőműből szeretnénk megoldani, ehhez a Balaton teljes víztömegét kellene 30-50 méter magasba emelni és visszacsorgatni turbinákon keresztül. Ami a nukleáris energiát illeti, itt a kontrollálhatóságot, és az alaperőműként történő folytonos termelést emelte ki a szakember. Az atomerőművek ugyan nem bocsátanak ki CO2-t, ám olyan hulladékot termelnek, amelynek elhelyezése drága és környezetkárosító. A nukleáris energiában a közbizalom sem stabil, a közelmúlt ismert reaktorbalesetei okán. Bár az új típusú hasadásos reaktorok már sokkal üzembiztosabbak, a szemlélet lassan változik velük kapcsolatban. Ha viszont egy fúziós erőművet akár egy láncfűrésszel is kettévágnánk – fogalmazott a kutató -, akkor sem szabadulna ki annyi radioaktív anyag, hogy akár a legközelebbi falu lakóit is ki kelljen telepíteni.
A fúziós energia tehát egy tiszta energiaforrás lehet a jövőben – de vajon hogyan tudjuk előállítani, mire van ehhez szükség?
- A reaktorban a nehézhidrogén és a szupernehéz hidrogén magokat szeretnénk egyesíteni – részletezi Dunai Dániel. - Ehhez sajnálatos módon nagyon magas hőmérséklet kell: 150 millió fokos gázt kéne létrehozni a Földön és folytonosan fenntartani. Csakhogy nincsen olyan szilárd testünk, amely elviselné ezt a hőt. Viszont ha ilyen magas hőmérsékletre melegítem az anyagot, plazma halmazállapot jön létre. Az ebben levő töltött részecskék kölcsönhatásba lépnek az elektromos- és mágneses terekkel, s ha a mágneses térből létre tudunk hozni egy csapdát, amit fel tudok tölteni forró plazmával, akkor ez utat nyit a reaktor létrehozására is.
A megvalósulás pedig, úgy tűnik, egyre közelebb kerül. A világban már vannak tényleges fúziós reaktorok is, ám csak kísérleti eszközként. Ezek energiamérlege egyelőre negatív, vagyis több energiát használ fel a plazma létrehozására és fenntartására, mint amennyi energia kivehető belőle. E reaktorokat azért hozták létre, hogy a kutatók megérthessék a plazma viselkedését, működését, majd ennek birtokában később kifejleszthessék azokat a technológiákat, amely a jövő reaktorainak létrehozásához szükségesek. Ám ehhez még évtizedek kellenek.
Érdekesség, hogy az 1960-as évektől már a tórusz alakú berendezéseket fejlesztik, ilyen a jelenlegi legnagyobb méretű, Oxfordban található JET is. Ennek utódja lehet majd a jelenleg is épülő dél-franciaországi ITER. Szerencsés, hogy az EU területén építik, mert így az európai ipar ott lehet majd a fúziós ipar születésénél.
Az ITER együttműködés a Föld lakosságának kétharmadát egyesíti. A hét nagy partner (USA, Oroszország, az EU, India, Kína, Japán, Korea) együttműködése jelenleg a világ legnagyobb fizikai kísérlete.
-Ez lesz a világ legnagyobb és sok szempontból legbonyolultabb berendezése, amit az emberiség valaha is megpróbált megépíteni és azt reméljük, egyben az utolsó kísérleti projekt is, mert a következő már egy kereskedelmi célú reaktor építése lehet. Az ITER az első olyan berendezés, amely nem csak pozitív energiamérlegű, hanem tízszer annyi energiát termel majd, mind amennyi a fűtéséhez és a fenntartásához szükséges.
Neves Nobel-díjas magfizikusaink nyomán talán az sem meglepő, hogy az ITER-ben -és egyébként az európai fúziós kutatásokban általánosan - magyar csapat is jelentős szerepet vállal. Szakembereink leginkább plazmamérési módszerekkel foglalkoznak, az ITER-ben pedig egy olyan poroltót fejlesztettünk ki – éppen a budapesti kutatóintézetben -, amely a leálláshoz biztosítja a plazma belsejébe juttatandó, nagy mennyiségű hideg gázt.
Végezetül nyilván fontos kérdés, vajon a klímacélokat tekintve ez az energia lehet-e a világ megmentője? Dunai Dániel szerint a csodavárás meglehetősen túlzás.
-2050-re szén-dioxid semleges technológiákat kellene kifejlesztenünk. Az ITER valamikor a 2030-as évek elején tud elindulni, azaz ha 2050-re lesznek egyáltalán kereskedelmi hálózatra termelő erőművek, ezek számossága még biztosan nem lesz annyira jelentős, hogy befolyásolja a zöld átállásunkat. Szükség lesz egy átmeneti technológiára, már persze ha komolyan vesszük a CO2-semlegességet. Abban teljesen biztos vagyok hogy 100 év múlva fúziós energiával fogunk energiát termelni, s ahogy ez a megoldás az unokáinknak, és azok unokáinak hozhatja el az energiabiztonságot, de addig még nekünk van rengeteg tennivalónk.
További hírek a kategóriából
