A fúziós energiatermelés leírva egyszerűnek hangzik: könnyű atommagok egyesülnek egy nehezebb atommaggá, aminek eredményeként hatalmas mennyiségű energia szabadul fel. A megvalósítás viszont annál nehezebb – ismertette a Magyar Nemzet megkeresésére Hárfás Zsolt mérnök, atomenergetikai szakértő a fúziós erőművek és lehetséges első üzembe állításuk kapcsán.
A fúziós technológia egyelőre a távoli jövő, ám új korszakot jelenthet az atomenergetikában Fotó: atomeromu.hu
Kifejtette, ma a leginkább ígéretes fúziós reaktortípus a tokamak, amely szó a „toroidális kamra mágneses tekercsekkel” kifejezés orosz rövidítése. A világ első tokamak berendezése a moszkvai Kurcsatov Intézetben már 1954-ben elkészült. 1958-ra a prototípus után elkészült a világ első „igazi” tokamakja. Később a TMiv3-as és T4-es tokamakok tízmillió Celsius-fokra hevített plazmája új reményt adott és valóságos tokamaképítési lázat indított el a világban. Több száz ilyen berendezés létesült Európában, Kínában, az USA-ban és persze Oroszországban is. A mai napig a tokamak a legsikeresebb, leginkább perspektivikus fúziós berendezéstípus a világon – mutatott rá a szakértő.
Áttörés a villamosenergia-ellátásban
A magfúzió áttörés lehet a világ jövőbeli villamosenergia-ellátásában. Ahogyan a szakértő magyarázta, a fúziós üzemanyag két összetevője a deutérium és a trícium, amelyek a hidrogén nehezebb és ritkábban előforduló izotópjai. A deutérium évmilliókig elegendő mennyiségben megtalálható a természetes vizekben, a trícium viszont rendkívül ritka a természetben, de előállítható a Földön szintén hatalmas mennyiségben megtalálható fémből, a lítiumból. A lítiumot elektromos berendezések akkumulátorában szintén használják. A fúziós üzemanyag tehát gyakorlatilag korlátlanul rendelkezésre áll. Ez az energia emellett rendkívül környezetbarát, hiszen az energiatermelés szén-dioxid és egyéb károsanyag-kibocsátástól mentes – ismertette a mellette szóló szakmai érvet Hárfás Zsolt.
Figyelmeztetett ugyanakkor, a fúziós energia alkalmazása és egy fúziós erőmű építése nem egyszerű feladat, hiszen a Nap hőmérsékleténél tízszer forróbbra, 100–150 millió Celsius-fokra kell hevíteni a fúziós üzemanyagot és ezen a hőmérsékleten össze is kell tudni tartani a plazmát annak érdekében, hogy a fúzió fenntarthatóvá váljon. A technológiai fejlődés ugyanakkor határtalan, hiszen a világ tudósai nemzetközi összefogással azon dolgoznak, hogy a fúziós energiatermelés lehetősége az emberiség szolgálatában álljon. Ehhez azonban még számtalan technológiai kihívást szükséges megoldania a mérnököknek és a fizikusoknak.
Jelen állás szerint 2050–2055-re teszik az első olyan fúziós reaktor, a DEMO létrehozását, amely a villamosenergia-hálózatba is képes lesz majd energiát betáplálni, a technológia fejlesztésében Franciaország jár élen.
Előremutató kísérletek Franciaországban
Hárfás Zsolt ismertette, jelenleg a fúziós energiatermeléséhez vezető út legfontosabb állomása a dél-franciaországi Cadarache-ban épülő ITER, amely az eddigi legnagyobb tokamakberendezéssel új tudományos-technológiai szintre emeli a fúziós kutatásokat, hiszen számos fizikai folyamatot, illetve technológiai megoldást itt lehet majd először tesztelni. A szakemberek a világ valaha épített legbonyolultabb berendezéseként emlegetik az ITER-t. Kiemelt cél az 50 megawatt (MW) fűtőteljesítmény mellett az 500 MW fúziós teljesítmény elérése, ezzel demonstrálva a fúzió energetikai felhasználásának lehetőségét, valamint a tríciumtenyésztési megoldások tesztelését is.
Az ITER projekt tagjaként az Európai Unió, Oroszország, az Amerikai Egyesült Államok, Kína, India, Japán és Dél-Korea egyesítette szellemi, fejlesztési és gyártási képességeit a tudomány egyik legnagyobb határának a meghódítása érdekében, amely a Földön reprodukálni akarja azt a határtalan energiát, amely a Napot és a csillagokat táplálja. A beruházáshoz több mint tízmillió alkatrész legyártása szükséges.
Az orosz kötelezettség teljesítéséért a Roszatom állami konszern a felelős, míg a munkát a Roszatom állami konszern ITER projektközpontja koordinálja. Oroszország a projektben több formában is részt vesz. Egyrészt pénzbeli támogatással járul hozzá az ITER nemzetközi szervezetének költségvetéséhez, másrészt 25 összetett csúcstechnológiai berendezést, illetve rendszert gyárt és szállít a termonukleáris reaktor építési költségeinek kilenc százaléka értékében.
Oroszország a jelenlegi érvényben lévő szankciók és korlátozások ellenére továbbra is maradéktalanul teljesíti a nemzetközi ITER projekt keretében vállalt kötelezettségeit és az ütemtervnek megfelelően, határidőre biztosítja a csúcstechnológiás berendezések beszállítását a projekthez. 2023. február 10-én például megérkezett az ITER franciaországi építési területére a poloidális mágneses tér létrehozására szolgáló PF1 jelű orosz szupravezető mágnestekercs. Ez a berendezés a legnagyobb és egyik legfontosabb részegysége a majdani fúziós reaktornak.
A szakértő végül felhívta a figyelmet, hogy a fúziós erőművekkel hatalmas mennyiségű energia termelhető folyamatosan és állandó teljesítmény mellett. Ha például egy egymilliós lélekszámú metropolisz éves energiaigényét vesszük, akkor azt 400 ezer tonna szén, 250 ezer tonna olaj, illetve mindösszesen 60 kilogramm fúziós üzemanyag fedezheti. Ha a fúziós energiatermelés megvalósulna, akkor képes lenne hosszú távon határtalan mennyiségű klímabarát energiát biztosítani az emberiségnek.
Borítókép: PuzzlePix/Shutterstock
