Anna, Anikó, Joakim2021. július 26., hétfő
Tudomány

Lehozni a Napot az égről?

2015.10.20.Erdélyi Ilona
National Geographic Magyarország

Az Európai Unió fúziós kutatási programja hozzájárulhat a földi fúziós erőművek megvalósulásához..

Az ITER komplexum a dél-franciaországi Cadarache-ban, 2015 szeptemberében.
Fotó: iter.org

A világ egyik legnagyobb kutatás-fejlesztési együttműködésében az MTA Wigner Fizikai Kutatóközpont és a Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem munkatársai is részt vesznek. Hogyan zabolázzuk meg a csillagok energiáját, és milyen szerepet játszanak ebben a magyar kutatók?

A fúziós energiatermelés régi vágya az emberiségnek, egy pozitív energiamérlegű fúziós erőmű megépítését célzó kutatások régóta folynak. A cél megvalósítására összefogtak a Föld népességének több mint felét befogadó országok, és létrehozták az ITER projektet, a világ egyik legnagyobb kutatás-fejlesztési együttműködését. Tagjai az Egyesült Államok, India, Dél-Korea, Japán, Kína, Oroszország és az Európai Unió.

A fúzió könnyű atommagok egyesítését jelenti, a hozzánk legközelebb eső természetes fúziós reaktor pedig nem más, mint a Nap. A Nap fúzió segítségével állítja elő azt a hatalmas mennyiségű energiát, amely a földi életet is táplálja. Éjszaka felnézve a derült égboltra ezernyi fúziós reaktort láthatunk, hiszen az univerzum összes csillaga ilyen módon állítja elő az energiát. A számos működő példa, és az évtizedek óta folyó kutatások ellenére is egy pozitív energiamérlegű, az atommagok egyesülésén alapuló reaktor földi megvalósítása még várat magára. Gyakorlatilag a Napot szeretnénk lehozni a Földre, ami nem kis feladat, viszont biztonságos, kifogyhatatlan és környezetbarát energiaforrást kínál.

A sokféle fúziós reakció közül a Földön más folyamat valósítható meg gazdaságosan, mint ami a Napban történik. A Napban főképpen két egymással párhuzamosan zajló energiatermelő ciklus termeli a fúziós energiát. Az egyik a proton-proton (pp) ciklus, a másik a szén-nitrogén-oxigén (CNO) ciklus. Földi körülmények között két hidrogénizotóp, a deutérium és a trícium fúziója (D-T reakció) valósítható meg a legkönnyebben, ennek reakcióterméke egy héliumatommag és egy neutron.

A deutérium a Földön szinte mindenhol megtalálható, mivel nagyjából minden hatezredik vízmolekula egyik hidrogénje deutérium. A trícium ezzel szemben csak nyomokban fordul elő, ezért azt meg kell termelni, szakszóval „tenyészteni” kell. Ez a fúziós reakció termékeként előálló neutronnal úgy lehetséges, hogy egy lítiumatommagot alakítunk át magreakcióval héliummá és tríciummá. Ilyen módon a reaktor magának termeli majd az üzemanyag egy részét lítiumból, ami szintén korlátlan mennyiségben megtalálható, kivonható a tengervízből, illetve számos vulkanikus kőzetből.

A megvalósításánál a nehézséget az okozza, hogy a D-T fúzió létrejöttének a valószínűsége 100 millió fokos – a Nap magjánál tízszer melegebb – közegben a legnagyobb. Ilyen magas hőmérsékleten az anyag teljesen ionizált állapotba kerül, azaz az atommagokról leszakadnak az elektronok, ezt az állapotot hívják plazmának. A magas hőmérsékletű plazmát földi körülmények között mágneses térrel kell összetartani ahhoz, hogy ne érjen hozzá a berendezés falához. Ilyen mágneses összetartású kísérleti berendezésből jelenleg nagyjából negyven üzemel szerte a világon.

Az ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor – Nemzetközi Kísérleti Termonukleáris Reaktor) is egy mágneses összetartású kísérleti berendezés, megépítése mérföldkőnek számít a fúziós kutatásokban, mivel számos fizikai folyamat, illetve műszaki megoldás itt lesz először kipróbálható. A cél többek között, hogy 50 MW fűtőteljesítmény mellett 500 MW fúziós teljesítményt produkáljon, ezzel demonstrálva a fúzió energetikai felhasználásának lehetőségét. Itt tesztelik először a tríciumtenyésztési módszereket, és itt alapozhatják meg egy hálózatra is termelő energetikai reaktor koncepcióját.

Az Európai Unió fúziós kutatási programjának tagjaként az ITER projektben több mint tíz magyar fizikus és mérnök járul hozzá számos részfeladat megvalósításán keresztül ehhez a hatalmas – az Eiffel-toronynál háromszor nehezebb – Dél-Franciaországban épülő berendezéshez. A magyar csapat legnagyobb feladata olyan komponensek, kábelek, kábelvezetők, csatlakozók, vákuumátvezetők fejlesztése, amelyekkel a berendezés magjában, a 100 millió fokos plazma közelében elhelyezett mérőeszközöket bekábelezik. Az alkatrészeknek olyan speciális követelményeknek kell megfelelniük, mint például, húsz évig tartó, karbantartás nélküli üzemelés, a csatlakozókat úgy kell megtervezni, hogy távvezérelt robotokkal cserélhetőek legyenek.

A magyar csapat ehhez a munkához – egy nemrégiben aláírt megállapodás keretében – több mint 400 000 euró támogatást kap 2016-ra és 2017-re. A kutatók még két ITER-diagnosztika, a plazma fúziós teljesítményét mérő, úgynevezett töltéscsere-spektrométer és a plazma sugárzását mérő bolométer-tomográf fejlesztésében is részt vesznek, amihez szintén tetemes összegű támogatást nyújt az Európai Unió.

Az ITER a dél-franciaországi Cadarache-ban található berendezésénél öt magyar mérnök is dolgozik a helyszínen. Bede Ottó gépészmérnök szerint, felemelő érzés magyar mérnökként részt venni a világ egyik legnagyobb kutatás-fejlesztési projektjében: „Mindenki örömmel végez olyan feladatot, aminek van értelme, kézzelfogható eredménye. Különösen jó érzés, hogy a munkánk hasznán nem egy szűk befektetői kör fog osztozni, hanem az egész emberiség. Itt Cadarache-ban nap mint nap megéljük, ahogy a nemes cél érdekében összefogó kollégák felülemelkednek a napi politikai vagy akár a több évtizedes nemzetközi feszültségeken, ellentéteken.‟

Az ITER építése összesen 6,6 milliárd eurójába kerül az Európai Uniónak; összehasonlításképpen az Airbus A380-as utasszállító gép fejlesztése 25 milliárd euróba került. Egy EU-s állampolgárnak az ITER építése körülbelül évi 1 euró költséget jelent. Az ITER-hez kapcsolódó fúziós kutatási programot az Európai Unióban az Eurofusion konzorcium fogja össze, amelyre az Unió évi 140 millió eurót fordít.

Forrás: mta.hu

Hozzászólások

Döntöttek az Europa Clipper indításáról

Döntöttek az Europa Clipper indításáról

A NASA űrszondája 2024 októberében kelhet majd útra a Jupiter holdjához.

Lámák segíthetik a szervátültetésen átesőket

Lámák segíthetik a szervátültetésen átesőket

A lámák antitestjei eltérnek a mienktől, és egy új kutatás szerint nagy segítséget jelenthetnek egy vírus ellen.

Minimális DNS vezetett el a gyilkoshoz

Minimális DNS vezetett el a gyilkoshoz

Rekord alacsony, mindössze 15 emberi sejtnek megfelelő mennyiségű DNS alapján találtak meg egy tettest, aki 1989-ben Las Vegasban meggyilkolt egy lányt. 

Miért nem háziasították az amerikai nyulakat?

Miért nem háziasították az amerikai nyulakat?

A választ az állat társas viselkedésében találták meg a kutatók.

15 ezer éves vírusokat találtak egy tibeti gleccserben

15 ezer éves vírusokat találtak egy tibeti gleccserben

2015-ben a Tibeti-fennsík északnyugati részén emelték ki azt a jégmintát, amelyről később kiderült, 15 ezer éves növényi- és talajvírusokat tartalmaz.

National Geographic 2021. júliusi címlap

Előfizetés

A nyomtatott magazinra,
12 hónapra

9 900 Ft

Korábbi számok

National Geographic 2010. januári címlapNational Geographic 2010. februári címlapNational Geographic 2010. márciusi címlapNational Geographic 2010. áprilisi címlapNational Geographic 2010. májusi címlapNational Geographic 2010. júniusi címlapNational Geographic 2010. júliusi címlapNational Geographic 2010. augusztusi címlapNational Geographic 2010. szeptemberi címlapNational Geographic 2010. októberi címlapNational Geographic 2010. novemberi címlapNational Geographic 2010. decemberi címlapNational Geographic 2011. januári címlapNational Geographic 2011. februári címlapNational Geographic 2011. márciusi címlapNational Geographic 2011. áprilisi címlapNational Geographic 2011. májusi címlapNational Geographic 2011. júniusi címlapNational Geographic 2011. júliusi címlapNational Geographic 2011. augusztusi címlapNational Geographic 2011. szeptemberi címlapNational Geographic 2011. októberi címlapNational Geographic 2011. novemberi címlapNational Geographic 2011. decemberi címlapNational Geographic 2012. januári címlapNational Geographic 2012. februári címlapNational Geographic 2012. márciusi címlapNational Geographic 2012. áprilisi címlapNational Geographic 2012. májusi címlapNational Geographic 2012. júniusi címlapNational Geographic 2012. júliusi címlapNational Geographic 2012. augusztusi címlapNational Geographic 2012. szeptemberi címlapNational Geographic 2012. októberi címlapNational Geographic 2012. novemberi címlapNational Geographic 2012. decemberi címlapNational Geographic 2013. januári címlapNational Geographic 2013. februári címlapNational Geographic 2013. márciusi címlapNational Geographic 2013. áprilisi címlapNational Geographic 2013. májusi címlapNational Geographic 2013. júniusi címlapNational Geographic 2013. júliusi címlapNational Geographic 2013. augusztusi címlapNational Geographic 2013. szeptemberi címlapNational Geographic 2013. októberi címlapNational Geographic 2013. novemberi címlapNational Geographic 2013. decemberi címlapNational Geographic 2014. januári címlapNational Geographic 2014. februári címlapNational Geographic 2014. márciusi címlapNational Geographic 2014. áprilisi címlapNational Geographic 2014. májusi címlapNational Geographic 2014. júniusi címlapNational Geographic 2014. júliusi címlapNational Geographic 2014. augusztusi címlapNational Geographic 2014. szeptemberi címlapNational Geographic 2014. októberi címlapNational Geographic 2014. novemberi címlapNational Geographic 2014. decemberi címlapNational Geographic 2015. januári címlapNational Geographic 2015. februári címlapNational Geographic 2015. márciusi címlapNational Geographic 2015. áprilisi címlapNational Geographic 2015. májusi címlapNational Geographic 2015. júniusi címlapNational Geographic 2015. júliusi címlapNational Geographic 2015. augusztusi címlapNational Geographic 2015. szeptemberi címlapNational Geographic 2015. októberi címlapNational Geographic 2015. novemberi címlapNational Geographic 2015. decemberi címlapNational Geographic 2016. januári címlapNational Geographic 2016. februári címlapNational Geographic 2016. márciusi címlapNational Geographic 2016. áprilisi címlapNational Geographic 2016. májusi címlapNational Geographic 2016. júniusi címlapNational Geographic 2016. júliusi címlapNational Geographic 2016. augusztusi címlapNational Geographic 2016. szeptemberi címlapNational Geographic 2016. októberi címlapNational Geographic 2016. novemberi címlapNational Geographic 2016. decemberi címlapNational Geographic 2017. januári címlapNational Geographic 2017. februári címlapNational Geographic 2017. márciusi címlapNational Geographic 2017. áprilisi címlapNational Geographic 2017. májusi címlapNational Geographic 2017. júniusi címlapNational Geographic 2017. júliusi címlapNational Geographic 2017. augusztusi címlapNational Geographic 2017. szeptemberi címlapNational Geographic 2017. októberi címlapNational Geographic 2017. novemberi címlapNational Geographic 2017. decemberi címlapNational Geographic 2018. januári címlapNational Geographic 2018. februári címlapNational Geographic 2018. márciusi címlapNational Geographic 2018. áprilisi címlapNational Geographic 2018. májusi címlapNational Geographic 2018. júniusi címlapNational Geographic 2018. júliusi címlapNational Geographic 2018. augusztusi címlapNational Geographic 2018. szeptemberi címlapNational Geographic 2018. októberi címlapNational Geographic 2018. novemberi címlapNational Geographic 2018. decemberi címlapNational Geographic 2019. januári címlapNational Geographic 2019. februári címlapNational Geographic 2019. márciusi címlapNational Geographic 2019. áprilisi címlapNational Geographic 2019. májusi címlapNational Geographic 2019. júniusi címlapNational Geographic 2019. júliusi címlapNational Geographic 2019. augusztusi címlapNational Geographic 2019. szeptemberi címlapNational Geographic 2019. októberi címlapNational Geographic 2019. novemberi címlapNational Geographic 2019. decemberi címlapNational Geographic 2020. januári címlapNational Geographic 2020. februári címlapNational Geographic 2020. márciusi címlapNational Geographic 2020. áprilisi címlapNational Geographic 2020. májusi címlapNational Geographic 2020. júniusi címlapNational Geographic 2020. júliusi címlapNational Geographic 2020. augusztusi címlapNational Geographic 2020. szeptemberi címlapNational Geographic 2020. októberi címlapNational Geographic 2020. novemberi címlapNational Geographic 2020. decemberi címlapNational Geographic 2021. januári címlapNational Geographic 2021. februári címlapNational Geographic 2021. márciusi címlapNational Geographic 2021. áprilisi címlapNational Geographic 2021. májusi címlapNational Geographic 2021. júniusi címlapNational Geographic 2021. júliusi címlap

Hírlevél feliratkozás

Kérjük, erősítsd meg a feliratkozásod az e-mailben kapott linkre kattintva!

Kövess minket