Nézze meg a sporthíreket is
Iratkozzon fel hírlevelünkre Nézze meg a sporthíreket is
Csatlakozzon hozzánk közösségi oldalainkon is!
Magfúzió - energiaforrás a jövőnek
Az előadás a Nemzeti Kulturális Alap támogatásával jött létre
Az olaj- és szénalapú energiatermelés kiváltására sok irányban keresi a fejlett világ a megoldást. A magfúzión alapuló atomenergia - túl a hosszútávú fenntarthatóság és a széndioxid-mentesség érvein - azért kínál vonzó alternatívát, mert kivédi az atomerőművekkel szembeni legfontosabb ellenérzéseket: nem termel hosszú távon bomló radioaktív hulladékot. Az elektromosan töltött részecskékből álló plazmának a fúziós fejlesztésekben történő használatakor és a fizikai törvények miatt biztonságos. A kísérletekben százmillió fokos forró plazmában zajlik a magfúzió, amelyben lényegében a földre "lopjuk" a napenergiát. Ez az eljárás ma már belátható időtávban reálissá teszi a fúziós energiatermelést.
I. Energiaforrások az ezredfordulón
A huszadik század gyors ipari fejlődése hatalmasra növelte a modern társadalmak energiaigényét, amit eddig leginkább fosszilis energiahordozók (szén, szénhidrogének) elégetésével fedeztünk. Általánosan elfogadott vélemény, hogy évszázados távlatban ez nem folytatható a források kimerülése, illetve a nagy mennyiségű széndioxid-kibocsátás miatt. A megújuló források egyre fontosabbak lesznek, de nem valószínű, hogy megoldják a problémákat, ezért új források után is kell néznünk.
II. Energiatermelés magfúzióval
Magfúziós folyamatok csak akkor következnek be, ha az atommagok nagyon közel kerülnek egymáshoz. A pozitív elektromos töltésű atommagok azonban taszítják egymást, így csak akkor tudnak egymás közelébe férkőzni, ha elég nagy sebességgel ütköznek össze. De vajon milyen anyagokat használjunk fel leendő fúziós reaktorunkban és milyen módon gyorsíthatjuk fel őket a megfelelő sebességre?
III. Mi történik 100 millió fokon?
A fúziós reakciókhoz szükséges gyors hőmozgás 100 millió fokos hőmérsékleten következik be, ahol az atomok szétesnek szabad atommagokra (ionokra) és elektronokra. Ezt a keveréket plazmának nevezzük, és ez az anyag negyedik halmazállapota. Ezt a 100 millió fokos plazmát azonban nem lehet semmilyen tartályban tárolni, mivel a tartály anyaga rövid időn belül elpárologna. Milyen technikai problémákkal kell szembenézni egy fúziós nukleáris reaktor tervezőinek?
IV. Csapdába ejtett plazma
A fúziós erőmű megvalósításának kulcsa a plazma egybentartása. A mágneses teret zárt erővonalgyűrűkké alakítják, éppen olyanná, mint egy autógumi. Ismert, hogy erős mágneses térrel a plazmát gyakorlatilag egyben lehet tartani. Ma már ismert, hogy ez tórusz alakú (autógumihoz hasonló) geometriában erős mágneses térrel oldható meg úgy, hogy a mágneses erővonalakat még spirálisan meg is kell csavarni, akárcsak a vesszőket egy vesszőkoszorúban. A már működő kísérleti fúziós berendezések mindegyikében lényegében ennek a tórusz alakú plazmának valamilyen tökéletesített változatát alkalmazzák.
V. A méret számít!
A hetvenes-nyolcvanas években egyre nagyobb és nagyobb tokamakokat terveztek és építettek. Az első berendezéseknél a tórusz sugara még csak 30-40 cm volt, ez a nyolcvanas évek közepére 3-4 méterre nőtt. A legnagyobb berendezésben már több mint 10 megawatt fúziós teljesítményt értek el. Ma úgy tűnik, hogy a jövő fúziós reaktoraiban a plazmagyűrű sugara 10-20 méteres kell legyen ahhoz, hogy egy mai erőmű teljesítményét elérjük.
VI. ITER - az első ipari méretű fúziós kísérlet
2001-re megszületett az első erőmű méretű kísérlet, az ITER terve. Az ITER várható költsége 4,5 milliárd euró, melyből az EU részesedése 50 %. A kísérleti erőmű a franciaországi Cadarache-ban fog felépülni, és a berendezésben egy 6,2 méter sugarú tórusz kap helyet. Az első plazma előállítása a 2010-es évek második felére várható, azonban az 500 MW fúziós teljesítmény ellenére ez a berendezés még nem fog áramot termelni, csak a fúziós technológiát tesztelni. Az energiatermelésre használható fúziós erőművek a század közepén jelenhetnek meg.
VII. Magyarok részvétele a fúziós kutatásokban
Hazánkban a fúziós plazmafizikai kutatások kb. 30 éves múltra tekintenek vissza. Magyarország EU tagállamként részt vesz az ITER kísérletben. A hazai fúziós kutatások eredményeként számos mérési eljárás és plazmafizikai eredmény született szinte minden európai kísérleten. Az eddigi kutatások igen jó alapot adnak az ITER berendezéshez kapcsolódó feladatok megoldásában is, így magyar kutatók és mérnökök már öt területen is dolgoznak a kísérlet tervein. Ezek a kutatók alapozhatják meg egy majdani magyar fúziós ipar alapjait.