Napkohó a Földön

Ennek a szinte mesebeli elképzelésnek az ötletét a Napból vették a fizikusok. Teller Ede volt az, aki elsőként fogalmazta meg az úgynevezett magfúziós energiatermelés földi megvalósításának lehetőségét. De mi is az a magfúzió? Olyan energiatermelő fizikai folyamat, amely az anyag plazma állapotában zajlik. (Az ilyen reakciók állandóak a Napban, és több száz millió Celsius-fokon mennek végbe.) Ahhoz, hogy ez a plazma állapot fönnálljon, földi körülmények között százmillió Celsius­fokos hőmérsékletre kell hevíteni az anyagot. Ilyen hőmérsékleten az atomok szétesnek atommagokra és elektronokra. Ezt a keveréket (elegyet) nevezzük plazmának, ami egyben az anyag negyedik halmazállapota.
Hogy hol tart ma a plazmakutatás és milyen realitása mutatkozik az energiahasznosításban, erről Zoletnik Sándor fizikus, a Magyar Euratom Fúziós Szövetség elnöke számolt be a minap a Mindentudás Egyetemén tartott előadásában Magfúzió - energiaforrás a jövőnek címmel. S hogy miért kell új energiaforrás után nézni? Mert - mint az előadó is hangsúlyozta - a XX. századi gyors ipari fejlődés hatalmasra növelte a modern társadalmak energiaigényét, amit javarészt az úgynevezett fosszilis energiahordozók (szén, fölgáz, kőolaj) elégetésével fedeztünk. Mára kiderült: évszázados távlatban ez nem folytatható a források kimerülése, illetve az egyre nagyobb mennyiségű szén-dioxid-kibocsátás miatt. A megújuló források (a szél- és vízerőművek, a napelemek) egyre fontosabbak lesznek, de nem valószínű, hogy megoldják az energiagondokat.
De vissza a magfúzióhoz, amely még számos kérdést, sőt meglepetést is tartogat. Ami a fúziós reakcióhoz szükséges anyagot illeti, abból tehát van elegendő. (Magát a folyamatot a fizikusok D-T reakcióként írják le, amelyben a hidrogén két izotópja, az egy protonból és egy neutronból álló deutérium-, valamint az egy protonból és két neutronból álló trícium-atommag egyesül.) Deutérium például szinte korlátlanul rendelkezésre áll a természetes vizekben. Az igazán nagy föladat a százmillió fokos fúziós hőmérséklet előállítása, illetve az ilyen forró plazma elhelyezése. Ugyanis ezt semmiféle tartályban nem lehet tárolni, mert annak anyaga egyszerűen elpárologna. Márpedig a fúziós erőmű megvalósításának kulcsa a plazma egyben tartása. A kutatók sok-sok kísérlet és fejtörés után rájöttek a megoldásra, ami nem más, mint egy erős mágneses tér, amelyet zárt erővonalgyűrűkké alakítanak át, ahhoz hasonlóan, amilyen egy autógumi szerkezete. Ebben előállítható és egyben is tartható a hatalmas energiájú (forró) plazma úgy, hogy maga a berendezés sem károsodik. Ennek az eszköznek plazmagyűrű a neve, sugara tíz-húsz méteres kell legyen ahhoz, hogy az erőmű elfogadható teljesítményt nyújtson.
A plazma tárolásához képest az anyag fölhevítése egyszerűbb, noha hallatlanul energiaigényes folyamat. A fűtés kezdetben elektromos energiával folyik, a plazmaállapotot elérve pedig részben önfenntartóvá válik a folyamat. (A keletkezett hő egy részét visszavezetik a reakcióba.) A folyamatos plazma állapotban a magfúzió révén folyamatosan termelődik a nagy energiájú hő, amivel aztán a szokásos erőművi technológiákkal villanyáramot lehet termelni vagy hidrogént előállítani az autók környezetkímélő hajtásához.

ITER: nagy kísérleti bázis
Az első erőművi szintű kísérleti építmény, az ITER terve 2001-ben született meg olyan célból, hogy valós körülmények között is ki lehessen próbálni a magfúziós technológiát. Mivel megvalósítása roppant nagy összegeket emészt föl, nemzetközi összefogásban, az Európai Unió mellett Japán, az Egyesült Államok, Oroszország, Kína, Dél-Korea és India részvételével készül. (Hazánk az unió tagjaként szintén részt vesz a programban, jelenleg mintegy harmincfős csapat dolgozik fúziós feladatokon.) A nagy kísérleti bázis a franciaországi Cadarache-ban épül, és várhatóan tíz év múlva készül el ott az első kísérleti plazmagyűrű, amelynek sikere nyomán századunk második felében megindulhat a magfúziós erőművek sorozatgyártása.