A fúziós energia átalakíthatja világunkat – magyarok fejlesztik a hidrogén belövő ágyukat

Változatos őszi programokkal várja látogatóit a pécsi Janus Pannonius Múzeum
2021-09-29
Szünetelteti marsjárói földi irányítását a NASA
2021-09-30
Show all

A fúziós energia átalakíthatja világunkat – magyarok fejlesztik a hidrogén belövő ágyukat

A napokban megérkezett az ITER első óriásmágnese. A világ első energiatermelésre is alkalmas fúziós reaktora egyre közelebb az átadáshoz, de így is rendkívül hosszú út vezet még az egyik legtisztább energia valós hasznosításához.

Az energiaipar egyik legnagyobb közhelye, hogy

még 30 év kell a fúziós energiához,

a fúziós energia kutatói és a plazmafizikusok ezt hajtogatják az utóbbi lassan száz évben. A tét viszont túl nagy ahhoz, hogy újra csak legyintsünk rá: a fúziós energia tiszta, biztonságos, karbonsemleges energiaforrás, melynek egyik fő üzemanyaga lényegében víz.

Szent Grál?

Ma a Föld energiaigényének több mint 80 százalékát fosszilis üzemanyagok biztosítják. A klímaválság erősödésével nem meglepő, hogy egyre nagyobb érdeklődés és türelmetlenség övezi a fúziós energiát, hiszen üvegházhatású gázok nélküli energiatermelést tenne lehetővé, kiküszöbölve a jelenleg üzemelő energiatermelő módszerek számos buktatóját. Biztonságosabb és tisztább, mint az atomenergia, hiszen ha probléma adódik, egyszerűen leáll a reaktor, az elhasznált radioaktív anyag is nagyságrendekkel kevesebb és könnyebben tárolható. Továbbá, kiszámíthatóbb, mint a nap- vagy a szélenergia, hiszen nem függ sem a földrajzi helyzettől, sem az időjárástól.

Egy szelet mágnes Amerikából

Egy szelet mágnes Amerikából Forrás:ITE

Hátránya viszont, hogy jelenleg egyszerűen képtelen energiát termelni. Bár elméletben és gyakorlatban is bizonyított, hogy maga a fúziós energiatermelés működik, ezidáig csak néhány másodpercig, esetleg percig működtek a különböző fúziós berendezések és jóval több energiát fogyasztottak mint termeltek. A reaktor mérete ugyanis kritikus, csak kellően nagy esetén lehetünk képesek energiát kinyerni a rendszerből – ez jócskán megnehezíti a kísérletezést. Ezt mi sem bizonyítja jobban, hogy az ITER – International Thermonuclear Experimental Reactor azaz Nemzetközi Kísérleti Termonukleáris Reaktor – most leszállított “apró” szelete egy 66 tonnás gigantikus mágnes. A végső összeszereléskor az összes mágnes együtt közel ezer tonnát nyom majd és 18 méter magasan tornyosul dél-Franciaországban, Saint-Paul-lez-Durance mellett az ég felé. Viszont, a remények szerint tízszer annyi energiát tud majd termelni, mint amennyi a fenntartásához szükséges.

Forróbb a Napnál

Ezekre az óriás mágnesekre azért van szükség a fúziós energiatermeléshez, mert terv szerint a fúzió körülbelül 150 millió Celsiuson fog megtörténni a reaktor belsejében. Ez a Nap hőmérsékletének tízszerese, amely elsőre meglepő lehet, hiszen központi csillagunk maga is egy fúziós erőmű. A Napban zajló fúzió üzemanyaga viszont nem csak a hőmérséklet, hanem a gravitációs összehúzódás is, amely összepréseli az atommagokat, hogy létrejöhessen a fúzió. A Földön nem tudunk ilyet előállítani, emiatt van szükség jóval magasabb hőmérsékletre. Ez elképesztő technológiai kihívást jelent, hiszen semmilyen szilárd “edény” nem alkalmas 150 millió fokos anyag befogadására. Az egyetlen lehetőség a forró plazma kordában tartására az, ha az semmihez sem ér hozzá, hanem lebeg. Az óriásmágnesek feladata, hogy a plazmát fánk alakban reptessék a reaktor belsejében.

Ahhoz viszont, hogy a mágnesek képesek legyenek megfelelő erősségű mágneses tér előállítására, szükséges, hogy szupravezetővé váljanak. Jelenleg ez nagy méretekben csak rendkívül alacsony hőmérsékleten valósítható meg, így a mágnesek körülbelül mínusz 269 Celsius-fokon üzemelnek majd, így az ITER egyszerre lesz a Föld egyik legforróbb és leghidegebb helye egyszerre. Ennek kivitelezése zseniális munkát igényel, feltehetőleg az ITER jelenleg a világ legbonyolultabb, legfejlettebb mérnöki kihívása, amely már most háromszor annyiba kerül, mint ahogy azt eredetileg tervezték.

Az ITER épületei Forrás: ITER

Jelenlegi álláspont szerint 2025-ben már beizzíthatják az első plazmát, 2035-re terv szerint működhet, de csak 2050 körül kezdhet el energiát is termelni, így újra a 30 éves időtávval szembesülhetünk, amiből jól látszik, hogy mennyire hosszú az út ahhoz, hogy élvezhessük is az ITER előnyeit – melynek neve is kissé ironikusan utal erre, az “iter” latin szó utat jelent. Fontos viszont kiemelni, hogy ez a projekt a teljes útnak csak az első szakasza, “csupán” egy óriási kísérlet, nem pedig egy közvetlenül hasznosítható reaktor. Az ITER végső sikere az lesz, hogy kijelenthetjük, a fúziós energiának van létjogosultsága és beköszönhet a fúziós energia korszak.

Mi tart ilyen sokáig?

A fúziós erőművek létrehozása elképesztő technológiai kihívást jelent, nem csak a mérnököknek, de az elméleti szakembereknek is: csak ahhoz, hogy modellezhessék a plazmát, olyan számítási teljesítményre van szükség, amely csak az utóbbi időben vált elérhetővé a szuperszámítógépek fejlődésével. Fontos kiemelni, hogy egy ilyen világelső projekt esetében ráadásul minden szeglete az építkezésnek úttörő tudományt és brilliáns mérnöki munkát igényel: olyan banálisnak tűnő részletekben is, mint az összeszereléshez szükséges csavarok, melyek kitartó fejlesztés és tesztelés eredményei, melyeken többek között magyar kutatók is dolgoznak. Hazai kutatók fejlesztik a fúzió lehűtéséért felelős hidrogén belövő ágyúkat, “poroltókat” is.

Központi szolenoid az ITER szívében Forrás: ITER

A 2006-ban indult ITER projekt saját állítása szerint eddig 74.5 százalékban készült el, ez azt mutatja, hogy az első plazma létrehozásához mennyi van még hátra. Maga nemében egyedi, a 35 ország együttműködéséből épült ITER, de valójában egy lépés a fúziós energia felé: az ITER-tagállamok következő lépése – amennyiben maga a reaktor bizonyítottan működőképes – az, hogy saját erőműveket építsenek az ITER alapjain. Ezek lesznek a DEMO-k, a Demonstrációs Erőművek. Feladatuk már nem az lesz, hogy a fúziós energia létét bizonyítsák, hanem az, hogy a fúziós energia felhasználását bizonyítsák a különböző országokban. Európában ezért az EUROfusion felel, melynek tagja a Magyar Tudományos Akadémia is. Bizakodásra ad okot, hogy a fúziós energia körül egyre inkább megjelenik az ipar is: az Amazon-mágnás Jeff Bezos (aki jelenleg a világ leggazdagabb embere) által fémjelzett General Fusion mellett körülbelül 25 olyan vállalat van bejegyezve, amely a fúzió ipari felhasználásával foglalkozik.

Képaláírás: a General Fusion egyik kísérlete. Forrás: ITER

Remélhetőleg jelenleg valóban az utolsó “30 év múlva” ciklusban vagyunk és a fúziós energia 2050-re megkezdi gyakorlati pályafutását. Ez az időpont egybevág az EU klímastratégiájával is, melynek célja, hogy az Unió 30 év múlva karbonsemlegessé váljon. Érdemes viszont megjegyezni, hogy ennek elérése nem a fúziós energia feladata, sőt, fontos, hogy más, fenntartható erőművek is tovább fejlődjenek, nem tekinthetünk jokerként a fúzióra és rakhatunk egy lapra minden tétet. Az energiaforrások változatossága rendkívül fontos ahhoz, hogy elérhessünk a teljesen zöld energiát – állítja Dennis G. White, az MIT Plazmatudomány és Fúziós Központjának igazgatója.

Comments are closed.

Weboldalunk bizonyos funkcióinak működéséhez és a célzott hirdetésekhez sütikkel gyűjt névtelen látogatottsági információkat. Az Elfogadom gombra kattintva a webhely használatával Ön elfogadja a weboldal sütikre vonatkozó aktuális adatévelmi irányelveinket. További információért kattintson ide.

The cookie settings on this website are set to "allow cookies" to give you the best browsing experience possible. If you continue to use this website without changing your cookie settings or you click "Accept" below then you are consenting to this.

Close