A civil hidrogénbomba

Tennék tehát egy kísérletet bemutatni: hogyan is hozzuk le könnyen, gyorsan a Napot az égről. Ami azért nem is olyan egyszerű feladat, nemhiába próbálkoznak már vagy hetven éve ezzel a feladvánnyal.

Mint minden jó(?), természetesen ez is a hadiiparnak köszönhető...

Talán sokan ismerik Los Alamos nevét. Az egyesült államokbeli Új-Mexikóban található, itt jött létre az a szupertitkos laboratórium, ahol elkészült az első atombomba, s itt dolgozták ki a magyar Teller Ede vezetésével a hidrogénbomba első terveit is. Egyesek szerint 1951 májusában, a hivatalos verzió szerint viszont 1952. november 1-jén hajtották végre az első kísérleti hidrogénbomba-robbantást a Csendes-óceán Eniwetok nevű szigetén. A kísérlet sikerült: az Eniwetok eltűnt. Elloptuk a tüzet az égből: olyan hatalom került az emberiség kezébe, amellyel elpusztíthatja, de fel is emelheti önmagát.

Nos, a világ több pontján éppen ezen a „felemelésen” ügyködnek: vagyis a fúziós reaktoron, a hidrogénbomba békés változatán. A hidrogénbombához képest a fúziós reaktor legnagyobb problémája, hogy míg a bomba a robbanáskor keletkezett 100 milliós hőt egy pillanat alatt szétsugározza, elpusztítva mindent közel és távol, addig a reaktorban keletkező ugyancsak 100 millió fokkal kellene valami hasznosat kezdeni. Például áramot termelni.

Vajon milyen meleg lehet a 100 millió fok? Például a tőlünk 150 millió kilométerre lévő Napnak a közepe is „alig” 15 millió fokos. De még 150 millió kilométerről, a mínusz 200 fokos világűrön hozzánk érkezve is perzsel sugárzó hője. Most akkor képzeljünk el hét darab Napot a szomszéd szobában...

Hogy mi végre is ez a hetven éve folyó kutakodás? Például, mert a reaktor „üzemanyaga” a hidrogén két izotópja, a deutérium és a trícium, amelyek viszonylag egyszerűen előállíthatók, lényegében korlátlan mennyiségben. Aztán az atomreaktorokkal szemben a reakció során elenyésző mennyiségű, nagyon egyszerűen lebomló sugárzó anyag keletkezik, leginkább héliumgáz, amivel remekül lehet például léggömböket felfújni. Ami bizonyos, hogy aki megépíti az első üzembiztosan működő fúziós reaktort, az tengernyi pénzt kereshet, mellesleg Nobel-díjat kap, s egyáltalán nem mellesleg felforgatja a nemzetközi energiaszektort és a világgazdaságot.

Éppen ezért a tudós és a laikus világot egyaránt felizgatta a bejelentés, miszerint a világ egyik legnagyobb repülőgépgyártója, az amerikai Lockheed Martin (LM) szabadalmi védettséget kapott egy kisméretű fúziós reaktor technológiájára. Az amerikai vállalat konténernagyságú berendezést ígér, amelyet egyre kisebb változatok követnek majd, és néhány év múlva akár repülőgépeket is meghajthatnak ezekkel. Egy ilyen konténerreaktorból nyert energia 50–100 ezer lakosú települések számára is elegendő lehet, az áram pedig olyan olcsó, mint még soha.

– Majd’ tíz éve a Műszaki Egyetemen jártam, ahol már akkor foglalkoztak a fúziós reaktorral. Most ismét arra fordultam megkérdezni: hogy áll a kutatásuk, illetve mit szólnak a Lockheed Martin bejelentéséhez.

– Még komolyabban foglalkozunk a témával, bár önálló kísérlet nincs Magyarországon, de benne vagyunk a körforgásban: európai és távol-keleti intézetekkel dolgozunk együtt – mondja dr. Pokol Gergő, a BME Nukleáris Technikai Intézetének egyetemi docense.

– Működik már valahol a világon fúziós reaktor?

– Hogyne, több is, csak ezek még nem termelnek energiát, hanem kísérleteznek velük, hogy megtalálják a tökéletes megoldást.

– Akkor a Lockheed Martiné az elsőség?

– Meglehetős szkepticizmussal tekint a világ erre a hírre. Ugyanis Amerikában bármit bejelenthetsz szabadalomnak, senkit nem érdekel, hogy aztán az valóban működik is. Nem akarom leszólni a kutatásaikat, de az LM koncepciója nem tűnik működésképesnek.

– Hát akkor mire ez a felhajtás? 

– Például, hogy mi is beszéljünk róluk. A hírnek óriási a reklámértéke, jól hangzik a befektetőknek, s el lehet csábítani okos fiatalokat. 

– Hetven év után hol tart ma a fúziós reaktor ügye?

– A legígéretesebb kutatás egy ITER nevű épülő reaktorban zajlik majd. Ez a dél-franciaországi Cadarache-ban található. A program várt időtartama 30 év, melyből 10 évet az építés, 20 évet a működés tölt ki. Teljes költségvetése körülbelül 22 milliárd euró, s a tervek szerint 2025. november 25-én, déli 12 órakor indul el.

– Miért, mi lesz akkor? 

– Semmi, beindul az ITER. Aztán pár évvel később eléri a csúcsteljesítményét 500 megawattos fúziós teljesítménnyel 400 másodpercen keresztül. 

– Csak 400 másodpercig működik?

– Óriási eredmény lesz, ha 400 másodpercig működik! Hogy megértse: a második legnagyobb ilyen berendezés, a JET nevezetű eddigi legnagyobb teljesítménye 16 megawatt volt, amit kevesebb, mint egyetlen másodpercig volt képes előállítani. Ehhez képest az 500 megawatt 400 másodpercig elég jól hangzik.

– Arról beszéltünk, hogy az üzemanyag korlátlan mennyiségben található és olcsó.

– Ami a deutériumot illeti, ez így is van. Minden 6500 hidrogénatomhoz tartozik egyatomnyi deutérium, s mivel a hidrogén gyakorlatilag korlátlanul van jelen a vízben, a deutérium is korlátlanul létezik. A tríciummal egy kicsit más a helyzet. Elsősorban azért, mivel ez elég ritka, a hidrogénbombáknak is az alapanyaga, így egy kicsit jobban figyelik a felhasználóikat... Ha most elkezdene érdeklődni az interneten, hol kapható nagy mennyiségű trícium, vélhetően hamarosan rátörnék önre az ajtót a Nemzetközi Atomenergia Ügynökség emberei, némi kommandós segédlettel. A tríciumkészletet épp ezért grammra számon tartják; úgy tudom, a világon jelenleg nagyjából 25 kilogramm található civil felhasználásra. Biztonsági okokból az ITER telephelyén is egy időben maximum két kilogramm trícium lesz, és egyik technológiai berendezésben sem lehet több, mint 300 gramm.

– A deutériumot, mondjuk, értem, de honnan lesz trícium? 

– Biztos, hogy érdemes belemenni a részletekbe? 

– Miért ne mennénk bele? Kettesem volt kémiából… 

– A lényeg, hogy a fúziós reaktor köpenyébe lítiumot tesznek, s a reakció során ebből lesz a trícium.

– Azt is mondta, hogy minimális mennyiségű üzemanyag kell ehhez a hatalmas energiához. Mégis, mennyi? 

– Ha majd egyszer működik folyamatos üzemű reaktor, megmondom. Most annyit tudunk, hogy az ITER-nek ahhoz a megálmodott 400 másodperces működéséhez nem egész félgrammnyi(!) deutérium-trícium keverékre lesz szüksége. 

– Félgrammnyi hideg gázból lesz százmillió fokos plazma? Nem mond ez ellent az energiamegmaradás elvének?

– Legkevésbé sem! A fúzióban keletkező atommagok kicsit könnyebbek, mint a deutérium és trícium volt, és ez a tömegkülönbség szabadul fel energiaként. Ezzel a módszerrel lehet a legkevesebb üzemanyagból a legtöbb energiát nyerni a Földön! 

– Vegyünk egy egyszerűbb kérdést: hogyan tárolják ezt a százmillió fokot?

– A felfűtés után a deutérium-trícium keverék plazmaállapotba kerül. Ez a plazma egy fánkhoz hasonlítható kör alagútban kering, s hogy ne érjen semmihez, mágneses tér tartja a „fánk” közepén. Persze a hő azért sugárzik, így a „fánk” fala akár több ezer fokra felmelegszik, ezért azt volfrámból készítik, ami kibírja ezt a rettenetes meleget. A köpenyt természetesen hűtik, amiben így „csak” nagyjából 300 fok meleg lesz, s ez már egy kezelhető hőmérséklet, ami az atomreaktorokhoz hasonlóan könnyedén meghajtja az áramtermelő generátorokat.

– A BME belülről vagy csak kívülről figyeli a folyamatokat?

– Ott vagyunk a sűrűjében. Már az ITER-ben is dolgoznak kollégák, de a működéshez szükséges mérőrendszerek építésében és majdani működtetésében is vastagon benne vagyunk.

Visszatérve a pattanásos úrficsok és az idősb gavallérok ígéreteire, kedves jelenlegi és jövőbeli menyasszonyok, új javaslatom: csak azokra figyelmezzenek, akik nem egy, hanem legalább hét Nap lehozását vállalják az égről...