Alapozzák a fúziós reaktort : Zöldtechnológia
"A földet nem apáinktól örököltük, hanem unokáinktól kaptuk kölcsön" /David Attenborough/
  • RSS
  • Delicious
  • Digg
  • Facebook
  • Twitter
  • Linkedin
  • Napot a földre: A franciaországi Cadarche-ban épül a világ első kísérleti fúziós erőműve, az ITER. Három évtized és közel 24 milliárd dollárnyi befektetés után a 25 ezer tonnás ITER lassan elhozhatja a Napot ...
  • Tesla üzemanyag nélküli autója:A fizikakönyvek kevésbé foglalkoznak Nikola Teslával, pedig a horvát származású fizikus és villamosmérnök az egyik legnagyobb elme, aki valaha létezett. Számtalan zseniális találmány fűződik a nevéhez, közöttük olyan is, melyre ...
  • Balesetnél sem veszélyes az elektromos Mitsubishi:Könnyedén ment át az ADAC töréstesztjén a Mitsubishi elektromos miniautója, az i-MiEV. Baleset esetén sem fenyeget áramütés veszélye. 15 európai országban kezdődik hamarosan a Mitsubishi elektromos minije, a Citroën C-Zeróval ...
  • Elektromos szörnyeteg, Citroen Survolt:Vad, sportos megjelenésű, elektromos motorral hajtott tanulmány autó a Citroen garázsából Tanulmány autók végeláthatatlan sora jellemzi az idei Genfi Autószalont. A gyártók talán ezzel szemléltetik a világnak, tudnak meglepetéseket is okozni. A ...
  • Egyedülálló fejlesztés a lillafüredi kisvasúton: A világ első keskeny nyomközön járó, hibridhajtású mozdonyát állították üzembe a lillafüredi erdei kisvasúton. Az energiahatékony és környezetbarát mozdony teljes egészében magyar tervezők munkája. A ...
Home » Technológia » Hibrid autók » Egyedülálló fejlesztés a lillafüredi kisvasúton

Alapozzák a fúziós reaktort

Hogyan biztosítsuk a világ energiatermelését? Megújulókkal, atommal, szénnel, esetleg valami mással? A magfúzión alapuló atomenergia azért vonzó alternatíva, mert kivédi a hagyományos, maghasadáson alapuló atomerőművekkel szembeni legfontosabb ellenérzést: nem termel radioaktív hulladékot. Sokan mégis szkeptikusak, mert eddig nem sikerült e téren jelentősen előrelépni. A dél-franciaországi Cadarache-ban épülő, tizenkétmilliárd eurós, ITER nevű kísérleti fúziós eszköz a számítások szerint 500 megawatt teljesítményre lesz képes. Majd valamikor.

Az ITER makettje –ahogy ma elképzelik

CEA

A világ legnagyobb magfúziós kísérleti berendezése, a Nemzetközi Termonukleáris Kísérleti Reaktor (ITER) a dél-franciaországi Cadarache-ban épülhet fel, miután a program megvalósításában részt vevő hét partner – az Európai Unió, az Egyesült Államok, Oroszország, Kína, India, Japán és Dél-Korea – idén nyáron végre megállapodott a finanszírozásról. A 2006-ban még ötmilliárd euróra becsült költségek ma már 12 milliárd eurónál tartanak. Elkészülésének kilátásait nagyban rontotta, hogy a döntő kísérletekre a húszas évek végén lehet csak számítani. Az optimisták szerint a legjobb esetben csupán 2040 környékén termelhetünk nagy mennyiségű fúziós energiát. Az óvatosabbak szerint a magfúzió a század második felében kaphat szerepet. „A kihívás óriási, de győzni akarunk” – idézte az MTI David Campbellt, az ITER fúziós, tudományos és technológiai részlegének helyettes vezetőjét, aki a nehézségek ellenére biztos az ITER létrejöttében.

A művelet a Nap energiatermelő magjában lezajló folyamathoz hasonlít, ahol hidrogén-atommagok egyesülnek héliummá – tudtuk meg Zoletnik Sándor fizikustól, a KFKI kutatójától. Ez a reakció csak nagyon lassan termel energiát, ezért a Földön egy hasonló, de gyorsabb folyamatot vettek célba, amelyben deutérium- és tríciumatommmagok (deutérium: nehézhidrogén, a hidrogén stabil izotópja, trícium: a hidrogén radioaktív izotópja) egyesülnek héliummá. Ez sajnos tízszer magasabb hőmérsékletet – mintegy százmillió Celsius-fokot – igényel, mint amilyen hőmérséklet a Nap magjában uralkodik. Azaz plazmaállapotot kell létrehozni, hogy az egyesülés közben irdatlan mennyiségű energia szabaduljon fel. Két alapvető feladat adódik eközben. Az egyik, hogy a plazmát egyben kell tartani, mert ha például a fúzió helyszínét határoló kamra falával érintkezik, lehűl és máris lelohad. A másik gond, hogy a hidrogénatomokat egyáltalán rábírják az egyesülésre.

Az eddigi kísérleti eszközökkel az volt a gond, hogy a plazmaállapot fenntartása jóval több energiát igényelt, mint amennyit a néhány másodperces fúzió ideje alatt kinyertek. A szakemberek válasza erre: az eddigi berendezések nem energiatermelésre készültek, hanem kísérleti eszközök voltak. Éppen a plazmaállapot fenntartásával kapcsolatos műszaki problémák megoldására keresték a választ. A remélhetően tíz év alatt elkészülő ITER még szintén kísérleti eszköz lesz, de ha segítségével sikerül megoldani az előttünk tornyosuló műszaki problémákat, akkor hamarosan megépülhetnek az első, energiatermelésre is alkalmas erőművek. Ha sikerrel járunk, a magfúziós erőművek hosszú távra megoldást jelenthetnek az emberiség energetikai problémáira.

A feladat nagyságát mutatja, hogy magfúzió közben valahol tárolni kell a plazmát, ami csak egy olyan hatalmas, tórusz alakú elektromágnes által létrehozott mágneses mezőben lehetséges. Az ITER tervezett tokamakjában ezer köbméter plazma (ionizált gáz) fér majd el. Mikor a berendezés teljes teljesítménnyel üzemel, akkor 500megawatt teljesítményt termel majd néhány száz másodpercig. Ebből csaknem 200megawatt villamos teljesítmény lenne nyerhető, ami egy félmilliós város áramellátásához elég. Ennél is fontosabb azonban, hogy a tudósok remélik: ha sikerül ilyen méretben megvalósítani az irányított magfúziót, akkor még nagyobb, a jelenlegi atomerőművekével megegyező kapacitású reaktorokat is építhetnek. A program 30 évig tart, ebből mintegy tíz év az építés és a felkészülés ideje. A magyar fizikus szerint az alapberendezés 2019 novemberében kezdene működni, ezt ezután fokozatosan fejlesztenék tovább különböző fűtő- és mérőrendszerekkel. Ebben a fázisban először csak hidrogén-, hélium-, majd deutériumplazmákkal próbálnák ki a berendezést. 2027-ben tervezik, hogy deutérium-trícium kísérletekbe kezdenek, és ezután rövidesen elérik az 500 megawatt teljesítményt. Az építkezés egyébként már elindult, a területet előkészítették, az infrastruktúrát kialakították. Most kezdődik az alapok ásása.

Jó tudni viszont, hogy nem szerepel a nagy problémák között a megszaladás veszélye, mert zavarok esetén a plazma összeomlik, és a folyamat leáll. A radioaktív hulladékok gondja, ami a maghasításos atomerőművek esetében az egyik legnagyobb megoldandó feladat, ez esetben gyakorlatilag elmarad, illetve nagyon kicsi, mert a radioaktívvá vált anyagok, szerkezetek lebomlási ideje igen rövid a kiégett nukleáris fűtőelemekéhez viszonyítva. Maga a fúziós reaktor üzemanyaga, a hidrogén, illetve nehéz izotópjai, a deutérium és a trícium könnyen hozzáférhetők, illetve a reaktorban előállíthatók, és nagyon kis mennyiségből lehet nagy energiát kinyerni.

Zoletnik Sándor szerint egy fúziós plazma nagyon komplex közeg, a viselkedését bonyolultabb megjósolni, mint az időjárást. Olyan probléma még sincs, amelynek a leküzdéséről ne lenne elképzelés, bár olyan van, amire több elképzelés is létezik, de a fizikusok még nem tudják, hogy melyik fog működni. A leggyengébb láncszem a plazma környékén a plazmát határoló elemek hőterhelése. Itt össze kell egyeztetni két ellentmondó követelményt. Az egyik, hogy a plazma elég szoros kapcsolatban kell hogy legyen a környezetével, hogy el lehessen szívni a keletkező héliumot. A másik, hogy nem lehet olyan szoros kapcsolatban, hogy a hőterhelés károsítsa az elemeket. Szénalapú anyagok alkalmasnak tűntek korábban, de az ITER első terveinek elkészülése óta kiderült, hogy ezekben a trícium felszaporodik. Most két európai berendezésen is volfrámburkolattal kísérleteznek, ha ezek egyértelmű eredményt adnak, akkor az ITER-ben egyből volfrámburkolat készül. Ha nem, akkor el kell végezni a kísérleteket szén- és volfrámalkatrészekkel is. Amennyiben ezt el lehetne kerülni, akkor 300 millió euróval kisebb lenne a költség.

Magyarok két kulcstémában is dolgoznak az ITER-en: a plazma mérésére szolgáló diagnosztikai berendezések fejlesztésében és a tríciumtermelésre szolgáló kazetták technológiájának kialakításában. Az európaiak által készített ITER-diagnosztikák felében van magyar részvétel és ezekben számítanak ránk, bár ezek a fejlesztések még csak előkészítő szakaszban vannak. A tríciumtermelő kazetták tervezése már folyik, és ebben már most is négy-öt magyar mérnök dolgozik.

Forrás: