Fúziós kísérleti reaktor Franciaországban?

Az európai uniós tagállamok kutatási miniszterei 2003 novemberében határoztak arról, hogy a két, egymással versenyző EU-tagállam, Spanyolország és Franciaország közül ez utóbbit támogatják, ez lesz az EU hivatalos jelöltje az ITER felépítéséért folyó versenyben.

Az ITER-ért azonban – az USA támogatásával – Japán is pályázott, s mivel a reaktort felépítő nemzetközi konzorciumnak nem csak az Európai Unió, hanem az Egyesült Államok, Kanada, Japán, Oroszország, Kína és Dél-Korea is tagja, a végleges döntést csak nem sikerült meghozni.

Azonban az idézett EU-forrás szerint végre megtörtént az áttörés, és az egyezség értelmében a japánok valami mást kapnak majd kárpótlásként, az ITER pedig a franciák által ajánlott, Marseille közelében lévő cadarache-i helyszínre kerül. A konzorcium tagjai ezen a héten Bécsben tanácskoznak a Nemzetközi Atomenergia Hivatal főhadiszállásán.

A reaktor felépítési helyszínének megszerzése óriási gazdasági előnyöket jelent az adott országnak – nem véletlen, hogy ilyen nagy versenyfutás folyt érte. Az ITER létrehozására és működtetésére a résztvevő országok 30 év alatt 10 milliárd eurót szánnak, az építkezés helyszínén több ezren dolgoznak majd, a működtetés pedig ezer tudós, mérnök, adminisztratív dolgozó számára teremt munkahelyet. A Nemzetközi Űrállomás megépítése óta ez a legnagyobb nemzetközi kutatási együttműködés.

Csillag a Földön

A Napunk magjában zajló fúzió hatására négy proton héliumatom-maggá – két protonná és két neutronná – áll össze, s közben egyéb részecskék mellett rengeteg energia keletkezik. A fúzió fenntartásához iszonyú hőmérséklet és nyomás szükséges. Napunk percenként 700 millió tonnányi hidrogént alakít át héliummá.

A Nap sugárzásának energiáját adó folyamatot a Földön is elő lehet állítani, persze nem azonos körülmények között. Csillagunkban ugyanis 15 millió fokos hőmérsékleten és százezer atmoszférás nyomáson megy végbe a magfúzió, bolygónkon azonban a százezer atmoszférás nyomás megvalósíthatatlannak tűnik, ezért a tudósok magasabb hőmérsékleten, 100 millió Celsius fok felett igyekeznek a kísérleteket végrehajtani.

A földi „projekt” a Napban lejátszódó folyamatoktól eltér abban is, hogy a mérnöki kísérletek során nem egyszerű hidrogént, hanem a nehézvízben megtalálható deutériumot és a lítiumból előállítható tríciumot is használnak a tudósok. A deutérium és a trícium kémiai tulajdonságai megegyeznek a hidrogénnel, az eltérés ”csupán” annyi, hogy deutériumból elegendő kettőt 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.)

Termonukleáris erőmű versus atomerőmű

Egy termonukleáris erőműnek két nagy előnye is van az atomerőművekkel szemben: egyrészt a szükséges alapanyagokból (a hidrogén különböző izotópjaiból) rengeteg van, illetve egyszerűen előállíthatók -, másrészt ez a módszer sokkal kisebb radioaktivitást hoz létre, s az is gyorsabban lebomlik, mint a hagyományos atomhasadási folyamat.

A fúziós reaktornak egyedülálló tulajdonsága továbbá, hogy minimális mennyiségű üzemanyagból hatalmas mennyiségű energiát állít elő. Magyarország egész évi villamosenergia-szükségletét például néhány száz kilogramm fúziós üzemanyaggal fedezni lehetne. Az energiaforrás üzemanyaga egyszerű vízből kivonható, és a Föld vizeiben évmilliókig elegendő mennyiségben megtalálható. Nem termel szennyező anyagokat, és más formában sem veszélyes környezetére.

Mágneses tartályba zárt szuperforró plazma

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, szintén Culhamban található.

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.

Az eddigi fúziós kísérletek során egyelőre több energiát használtak fel, mint amennyi a fúzió révén keletkezett. Az ITER-nek sem az áramtermelés lesz a feladata, hanem az, hogy bebizonyítsa: a technikai akadályok nem csak laboratóriumi körülmények között, hanem nagyüzemi méretekben is leküzdhetők, s így az atomerőműveket felválthatják a termonukleáris reaktorok, megindulhat a fúziós energiatermelés korszaka.

A franciaországi helyszínnel kapcsolatos kiszivárogtatott hírt az Európai Bizottság szóvivője, Fabio Fabbi nem erősítette meg a BBC-nek, de elmondta: „Reméljük, hogy egyezségre jutunk, és hogy a tárgyalások eredményeként az ITER Európában épülhet meg.”