A nagy ígéret kis ígéretekre váltva

Fantasztikus a gondolat, hogy másoljuk le energiatermelésre a Napban végbemenő folyamatot. A napjainkban egyre népszerűbbé és elterjedtebbé váló atomerőművekben fissziós (hasadási) folyamatok zajlanak le (vagyis anyagokat neutronokkal bombáznak, azok széthasadnak, és az ekkor keletkező újabb és újabb neutronok láncreakciójából származó hőt hasznosítják).

A fúziós erőműben viszont, amint a neve is mutatja, az atomok egyesülésekor keletkező energiát használjuk fel. Ennek az erőműnek igen jelentősek az előnyei. Az „alapanyagai” a mindenütt jelenlévő hidrogén izotópjai. Ezekhez bőven hozzájuthatunk, ráadásul nem sugárzó anyagok, ahogyan a maradványok sem, ellentétben az atomerőművekkel, amelyeknek kiégett fűtőanyagai nagy energiát és veszélyes sugárzást bocsátanak ki, akár évszázadokon keresztül is. (Igaz, ma már igen biztató eljárások léteznek ezek átalakítására, sőt, akár hasznosítására is.)

A fúziós energiatermelés ötlete meglehetősen régi.

Az angolok hajlamosak azzal dicsekedni, hogy nagy tudósuk, Ernest Rutherford már 1934-ben leírta azt az „óriási hatást”, amely akkor keletkezik, ha a deutériumot héliummá alakítjuk. Ám a gyakorlat felé két kiemelkedő szovjet fizikus, a szintén Nobel-díjas Igor Tamm és Andrej Szaharov munkája vitte a fúziós energiatermelést, mintegy két évtizeddel később. Ők javasolták 1951-ben a szabályozott termonukleáris reakció megvalósítására a tokamakot, és ez a mai napig a legfontosabb megoldásnak számít – például a nagy nemzetközi együttműködésnek, az ITER-nek is az alapja. (A tokamak orosz betűszó: tórusz alakú kamra mágneses tekercsekkel, míg az ITER: Nemzetközi Kísérleti Termonukleáris Reaktor.)

Az első működő tokamakkal 1968-ban értek el kísérleti eredményeket. 

Jó pár évtized telt el az első gondolatok, javaslatok óta, ám a gyakorlati megvalósulás bizony még mindig eléggé távolinak tűnik. Erre utal az ismert kesernyés tréfa, a tíz év szabály is, vagyis hogy tíz év múlva már nagy eredményeink lesznek, már energiát termelünk – csakhogy tíz év múltán csak az ígéret szövege ismétlődik. Kétségtelen, hogy egészen rövid időre már sikerül itt is, ott is néhányszor tíz másodpercre energiát termelni, ám ez többnyire csak töredéke a bevitt, felhasznált energiának, amely olyan nagy is lehet, hogy a kísérlet beindítása előtt szólni kell a helyi hálózatvezérlésnek, biztosítsanak többletteljesítményt.

Márpedig napjainkban immár nemcsak az egyébként igencsak fenyegető környezetvédelmi gondok kényszerítik ki az új lehetőségek megvalósulását, hanem még drámaibb erővel járul hozzá ehhez a szomszédunkban dúló háború és az azt kísérő szankciók a fontos energiahordozókhoz való hozzájutás korlátozásával. Ez (is) erősíti egyes, nagyon ígéretes részmegoldások újabb lendületét, és azt is, hogy erőteljesebben áramlanak hozzájuk a szükséges támogatások. Két ilyen kísérletről olvastam, az egyik amerikai, a másik angol. 

A seattle-i Zap Energy’s FuZE-Q kísérlet kidolgozói már ez év közepére ígérik megvalósítható eredményeiket. Ők elhagyják a nagyon komplex és igencsak drága, hatalmas mágnestekercseket. Helyettük a berendezésük villamos impulzusokat küld egy plazmaoszlop mentén, amely az ionizált gázt egyszerre összetartja, összenyomja és felmelegíti.

A „Z” azt jelöli, hogy a térbeli háromdimenziós rácsban a három tengely közül a magassági – elfogadottan z-vel jelölt – mentén történik a reakció. Aligha érdemes itt belemennünk az igencsak bonyolult műszaki részletekbe, elég csupán a kutatás egyik vezetőjének bizakodását idéznünk:

úgy véljük, a mi reaktorunk a legtömörebb, leginkább elérhető, legolcsóbb megoldás lesz, egyúttal a legrövidebb utat jelenti a gyakorlatban is életképes fúziós energiatermeléshez.

Mi több, társaival abban bíznak, hogy már a jövő év közepére elérik a Q = 1 értéket, vagyis azt a küszöböt, amelynél a fúzióból származó energia eléri a hozzá szükséges betáplált energia nagyságát. Nagy ígéret, érdemes lesz majd követni a betartását.

Érdekes az a brit kísérlet is, amely egyelőre még inkább ígéret, mint tényleges megvalósulás. A First Light Fusion vállalkozás tudós tagjai egy nagy, 22 méteres szerkezeten dolgoznak. Ez voltképpen egy ágyú, amelyből igen nagy sebességgel robog ki a lövedék, és behatol egy 2,5 tonnás vákuumkamrába, ahol el kell találnia egy kicsinyke, 1 centiméter élű kockát. Ebben van a hatalmas hőfokon és nyomáson tartott parányi deutérium-trícium „üzemanyag”- keverék. Ha eltalálja a lövedék, egyesülnek, óriási energiát kibocsátva, amelyet „megszelídítve” lehet majd turbinákkal és a velük hajtott generátorokkal áramtermelésre hasznosítani. Már az igen leegyszerűsített leírás is eléggé bonyolult, hát még a megvalósítás, amely egyelőre inkább csak közeli reménynek tűnik, mint ténylegesen működő eszköznek. 

Az alkotók mindenesetre bizakodók, így nyilatkozik erről az egyik igen neves brit tudós:

A fúziós energiatermelés egyik szépséges vonása, hogy óriási teljesítményt nyerhetünk ki igen kis mennyiségű bemenő anyagokból.

Szép és reményt keltő szavak, ám a megvalósulás, a tényleges, hétköznapi energiaellátás fúziós erőműből még igencsak messze van. Talán a század közepére, talán csak a végére? Több országban is folynak ígéretesnek tartott kísérletek rész- és teljes megoldásokra, ahogy a fenti példák is mutatják. 

Nagyszerű gondolat, hogy lehozzuk a Földre éltető Napunk műhelyét. Erős a remény a megvalósulásra, ám tegyük hozzá azt is, hogy remélhetőleg kézben tudjuk majd tartani a mellékhatásokat is, amelyek minden ember alkotta mű elengedhetetlen kísérői.