A bolygó összes megtermelt energiájának túlnyomó többsége fosszilis eredetű, ami szén-dioxid-kibocsátással jár. Ez hosszútávon nem tartható fenn. De mi válthatja ki ezt az irdatlan sok energiát? Napjainkban egyetlen igazán fajsúlyos alternatíva mutatkozik, mégpedig a fúziós energia.
Mint minden zseniális megoldás, ez is – legalábbis elméletét tekintve – triviális: másoljuk le a csillagok működését! Ott hidrogén ég el héliummá, a földön ezt nehézhidrogén (deutérium) és szupernehéz hidrogén (trícium) izotópokkal lehetne elérni, az eredmény pedig rengeteg energia lenne. Olyannyira, hogy egy gramm keverék 10 tonna szén energiatermelésével lenne egyenértékű. Egy fél kád vízzel, és egy telefon akkumulátorának lítiumtartalmával egy átlagos magyar fogyasztó ötvenéves energiafogyasztását lehetne fedezni – állítja dr. Dunai Dániel, az Eötvös Loránd Kutatási Hálózat Energiatudományi Kutatóközpont Fúziós Plazmafizika Laboratóriumának munkatársa.
Ez így eléggé biztatóan hangzik, azonban hozzá kell tennünk, hogy ehhez a nap maghőmérsékletének a tízszeresére, mintegy százmillió Celsius-fokra kell felhevíteni a hidrogént. Ezen a hőmérsékleten az atomok szétesnek elektronokká és ionokká, köznyelven plazma halmazállapotba kerülnek. A plazma elektromosan töltött részecskékből áll, ezeket el kell szigetelni a környezettől. Ezt mágneses térrel meg is lehet valósítani, úgy el lehet különíteni, hogy nem ér hozzá semmilyen más anyaghoz. A fúziós reaktorban eléggé sok plazmát kell eléggé hosszú ideig elszigetelni a környezetétől, ezt egy körbeérő mágneses térrel, egy fánk alakú berendezéssel –az úgynevezett tokamakkal – lehet elérni.
Talán a legmeglepőbb, hogy nem mostanában kezdtek ezzel kísérletezni, az első készüléket 1968-ban építették a moszkvai Kurchatov Intézetben. Nem sokan hallottak róla – mint ahogyan napjaink egyik legjelentősebb beruházásáról is csak kevesen. Pedig Dél-Franciaországban 2011-ben elkezdődtek a földmunkák, és 2025-re fel is épül az ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor – Nemzetközi Kísérleti Termonukleáris Reaktor), mintegy 15 milliárd euróból. 2035-re a tervek szerint teljes kapacitással fog üzemelni.
Hogy ennek nagyságát szemléltessük, talán elegendő annyit elárulni róla, hogy a megtermelt fúziós teljesítmény 500 Megawatt lesz, 50 Megawatt fűtéssel, tehát tízszer (!) több energiát termel majd, mint amennyit a plazma létrehozására felhasználnak. Ez annak tudatában is lenyűgöző, hogy a létesítmény nem erőműnek épül, „pusztán” egy kísérleti berendezés, amit azért hoznak létre, hogy ipari léptékben is kipróbálják, működőképes-e a technológia. Elképesztő szélsőségeket kell uralni eközben, ugyanis amíg a plazma százmillió fokos, a külső szupravezető tekercseket mínusz 270 fokra kell lehűteni. Ezt a két hőmérsékletet fizikailag mintegy egy méteren belül kell létrehozni: nem csekély mérnöki kihívás!
A plazmatér 840 köbméteres, 23 ezer tonna acélból épül fel, ami háromszorosa az Eiffel-toronyban felhasznált anyag mennyiségének. Ebben a berendezésben mindössze fél gramm hidrogén „fortyog” majd, ám annak termikus energiatartalma 350 mega Joule. Hogy ezt elképzelhessünk, vegyünk képzeletben 9 darab 100 tonnás mozdonyt, amelyeket felgyorsítjuk 100km/h-ra. Nos, ezeknek az össz-mozgási energiája lesz annyi, mint ennek a fél gramm hidrogénnek a termikus energiája.
Nyilvánvalóan a kutatókban, a tudósokban is vannak kételyek azzal kapcsolatban, hogy valós (nem laboratóriumi) körülmények között vajon működőképes lehet-e ez a módszer. Ennek megerősítéseként üdvözölhetjük az év elejének komoly áttörését. Az EUROfusion konzorcium kutatói – 4800 szakértő, hallgató és munkatárs Európa-szerte, köztük a magyarországi ELKH Energiakutató Központ kutatóival–, az Európai Bizottság társfinanszírozásával, a Joint European Torus (JET) berendezéssel rekordmennyiségű, 59 mega Joule tartós fúziós energiát szabadítottak fel.
Ez az eredmény több mint kétszeresére növeli a JET-en, a világ legnagyobb és legerősebb működő tokamakján, az Egyesült Királyság Atomenergia-hatóságának (UKAEA) oxfordi telephelyén 1997-ben felállított korábbi, 21,7 mega Joule-os fúziósenergia-rekordot. Az ITER hét tag – Kína, az Európai Unió, India, Japán, Dél-Korea, Oroszország és az USA – támogatásával a fúziós energia tudományos és technológiai megvalósíthatóságának demonstrálására törekszik.
Dr. Zoletnik Sándor, az Eötvös Loránd Kutatási Hálózat Energiakutatási Központ Fúziós Plazmafizikai Osztályának vezetője elmondta, a fúziós energiatermelés hosszú évtizedek óta a kutatók álma. Először a magyar származású Teller Ede javasolta, s kezdettől fogva világos volt, hogy a feladat összetett – de a technológiai és elméleti fejlődés is folyamatos hozzá.
Az Energiakutatási Központ (EK) több részlege, elsősorban a Fúziós Plazmafizikai és Fúziós Technológiai Laboratóriumok is részt vesznek fúziós kutatási projektekben Európában és világszerte, például az Egyesült Királyságban, Németországban, a Cseh Köztársaságban, Japánban, Kínában vagy Dél-Koreában, és számos alkatrészt terveznek és fejlesztenek az ITER számára, míg magyar kutatók és cégek pl. biztonsági rendszert.
Az összetört pellet-injektort úgy tervezik, hogy gyorsan leállítsa a fúziós reakciót, mielőtt az károsíthatná a berendezés belső falát. Hidrogénjég lövedékeket, más néven pelleteket lőnek a forró anyagba puskagolyó sebességével, mínusz 260 Celsius-fokon. Az eljárás a sörétes puskához hasonlóan apró jégdarabokkal szórja szét a célpontot, működésében egyfajta puskaporos tűzoltó készülékhez hasonlóan. Az elmúlt évtized kutatásainak eredményeként Budapesten megépült a pelletlövő berendezés prototípusa. Az EK kutatói a pelletek előállításának, gyorsításának és széttörésének vizsgálatával, a kilövőberendezés műszaki tervezésével, valamint a szükséges kísérleti és diagnosztikai módszerek kidolgozásával jelentősen hozzájárulnak az ITER jövőbeli biztonságos működéséhez.
(A cikk eredetileg nyomtatásban a Zöld Ipar Magazin 2022 áprilisi sszámában jelent meg.)
További hírek a kategóriából
