Hol legyen a világ első kísérleti nukleáris fúziós reaktora?

Hosszú küzdelem, évek óta tartó alkudozás eredményeként franciaországi település lesz az Európai Unió jelöltje, amikor a nemzetközi döntés megszületik majd az International Thermonuclear Experimental Reactor (ITER) nevű fúziós kísérleti erőmű helyszínéről.

Az erőmű sokmilliárd dollárba kerül majd: a becslések igen tág határok között mozognak a költségeket illetően: az MTI 12 milliárd dollárról, a Nature tudományos lap mindössze ötmilliárdról ír. Annyi azonban bizonyos, hogy komoly presztízscsata folyt korábban az erőmű lehetséges helyszínei körül.

A francia település egy japánnal és egy kanadaival verseng

A közös kutatási reaktorprojektben a helyszínre pályázó három rivális (Franciaország, Japán és Kanada) mellett részt vesz az Egyesült Államok, Kína, Oroszország és Dél-Korea is. A projekt célja a tartósan is fenntartható nukleáris fúzió megvalósítása, és ezzel a hasadásos reaktorokhoz képest „tisztább” energiaforrás előállítása.

Az Európai Unió miniszterei brüsszeli értekezletükön döntöttek a Marseille közeli francia város mellett egy rivális spanyol jelölttel, Vandellósszal szemben. A franciáknak most tehát a „kontinensközi” párbajt kell megnyerniük, amiben egyre nagyobbak az esélyeik, minthogy a Nature szerint Kanadában erős belpolitikai és pénzügyi vita alakult ki a projekt megvalósítása körül. Így valójában már csak két helyszín verseng egymással: Cadarache és a japán Rokkasho, a végső döntés pedig várhatóan a következő hónapban születik meg.

A spanyolok eltaktikázták magukat?

Spanyolország a maga katalóniai telephelyének jelölését végül is visszavonta, mondván, hogy a nemzetközi projekt helyszínéről hozandó döntéskor, december 4-én, az EU egységfronton alkothasson. Kárpótlásul Spanyolország befogadhatja a projektet irányító intézmények egy részét, amennyiben a terv a francia helyszínen valósulna meg.

Korábban egyébként Spanyolország kevésbé volt ilyen megértő a francia igényekkel szemben: az El Pais nevű spanyol lap idén év elején még arról számolt be, hogy Aznar madridi kormányfő és George W. Bush amerikai elnök tárgyalásain az ITER katalóniai településen való megépítése is szóba került.

A két politikus az akkori hírek szerint arról egyezett meg, hogy az USA a spanyol támogatásért cserébe, amelyet az ENSZ Biztonsági Tanácsában fejtett ki Madrid az iraki háború előkészítésekor, a franciákkal szemben a katalánokat támogatná az ITER-helyszín kiválasztásakor. (Az USA települései közül egy sem pályázott a kísérleti reaktor helyére, így az amerikaiak befolyásukat mások érdekében fejthetik ki a helyszín meghatározásakor.)

A spanyolok azonban az iraki háborúban eltaktikázták magukat: az Európai Unió két vezető hatalma, Franciaország és Németország nem helyeselte Aznar Amerika-barát fellépését, és az iraki válság elhúzódásával aligha javultak az Unión belül Vandellós esélyei. Valószínűleg ezt belátva döntöttek a spanyolok a visszalépésről.

A fúziós reaktor működési elve

A Napban négy hidrogénatom egyesülésekor szabadul fel energia és jön létre hélium atom. Ez az elve a fúziós reaktor működésének is, amelynek során nem keletkezik radioaktív hulladék és nem szabadulhat el a láncreakció sem. (A hidrogénatomok egyesülésekor bizonyos mennyiségű tömeg eltűnik, ez alakul át Einstein relativitáselméletének megfelelően energiává.)

A Nap sugárzásának energiáját adó folyamatot a Földön is elő lehet állítani, persze nem azonos körülmények között – írja a BBC. A Napban ugyanis 15 millió fokos hőmérsékleten és százezer atmoszférás nyomáson megy végbe a magfúzió, míg bolygónkon a százezer atmoszférás nyomás megvalósíthatatlannak tűnik, ezért a tudósok magasabb hőmérsékletet generálnak, és körülbelül 300 millió fokon hajtják végre a kísérleteket – ez történik legalábbis Angliában, ahol két projekt is zajlik e területen.

Eltér a földi „projekt” a Napban lejátszódó folyamatoktól abban is, hogy a mérnöki kísérletek során nem egyszerű hidrogént, hanem a nehézvízben megtalálható deutériumot és a lítiumból előállítható tríciumot is használhatnak a tudósok. A deutérium és a trícium kémiai tulajdonságai a hidrogénnel egyeznek meg, de a deutériumból például elegendő kettőt is egyesíteni ahhoz, hogy héliumot kapjunk a fúziós reaktorban, a trícium pedig egy hidrogénatommal együtt alkothat hélium magot. (A hélium atom magjában két proton és két neutron található. A normál hidrogén atom magja egyetlen protonból áll mindössze, a deutériumban egy proton és egy neutron található, a trícium magja egy protont és két neutront foglal magában.)

Előnyök és hátrányok

A fúziós erőmű legnagyobb előnye az lenne, hogy a létesítmény a tengerek vizét, tehát egy elvben korlátlan forrást hasznosítana, s megoldást jelentene az emberiség energiagondjaira, olyan megújítható energiaforrást jelentene, amely sokak szerint évszázadunk közepétől, 2050-től lesz kereskedelmi méretekben is hasznosítható. Fúziós reaktort kísérleti formában már működtettek, csak a kísérletek során több energiát használtak fel, mint amennyi a fúzió révén keletkezett.

A fúziós reaktorok előkészítésére már számos kísérlet zajlik a világban: Angliában például az Oxford közelében lévő Culham Tudományos Központban a szakemberek a Mega Amp Spherical Tokomak (Mast) projekten dolgoznak. A tokomak egy mágneses tartály, amelyben a magfúzió végbemegy. A fúzióhoz több millió fokos hőmérsékletet kell előállítani, a tokomak pedig ezt a szuperforró plazmát tartalmazza, amelyben a hidrogént olyan hőfokra melegítik fel, hogy héliummá egyesüljenek a benne lévő atomok. A világ legnagyobb tokomakja a JET, vagyis a Joint European Torus. Ez szintén Culhamban található. A JET segítségével a szakemberek 300 millió fokra melegítették fel a plazmát, ami több is mint ami szükséges a fúzió beindításához – a BBC szerint.

A tokomak feltalálói egyébként oroszok voltak, s a szerkezet lényege az, hogy benne két mágneses mező tartja fogva a plazmát. Egyéb módon nem lehetne a több millió fokos hőmérsékletű gázokat megtartani, „csapdába csalni”, hiszen ilyen hőfokon már nincsenek szilárd anyagok.