A tudósok azon vitáznak, hogy a fúziós energia megmarad-e a tudományos fantasztikum világában, vagy valóban kiválthatja-e a fosszilis energiahordozókat a jövőben.
Különleges pillanat, amikor kitárulnak a világ egyik legnagyobb lézeres fúziós üzemanyag-laboratóriumának ajtói: a tudósok kék, teljes testet fedő védőruhát öltenek, a szerelők precíziós marógépeken dolgoznak, a laboratóriumi technikusok pedig nagy teljesítményű mikroszkópok alatt vizsgálják a mindössze négy milliméteres üzemanyag‑pelleteket.
HIRDETÉS
HIRDETÉS
Darmstadtban járunk, Hesse nyugatnémet tartományának iparvárosában. Itt, a Focused Energy nevű start-up központjában egy rendkívül motivált, nemzetközi szakértői csapat azon dolgozik, hogy a lézeres fúziót ipari alkalmazásra alkalmas technológiává fejlessze. A cég célja, hogy legkorábban 15 éven belül üzembe állítsa első kereskedelmi lézerfúziós erőművét.
Valóban a nukleáris fúzió a megoldás az energiabiztonságra?
„Emberiségként szén-dioxid-mentes energiára van szükségünk. A megújuló energiaforrások önmagukban nem lesznek elegendők. Az emberiség energiaigénye messze túl nagy” – érvel Ulrich Sigel, a Focused Energy alelnöke. „Ha dekarbonizálni akarunk, minden ágazat számára fúziós energiára van szükségünk: közlekedés, légi közlekedés, hajózás, ipar, fűtés – itt alakul ki egy óriási piac a CO₂-semleges energiatermelés számára.”
Professzor Sven Linow, a hesseni tartományi kormány Tudományos Klímatanácsadó Testületének tagja azonban szkeptikus. „Személyes véleményem szerint nem szabadna ebbe az irányba mennünk” – válaszolja, amikor az Euronews Earth arról kérdezi, hogy továbbra is érdemes-e óriási összegeket fordítani a fúziós energia fejlesztésére.
Fojtogató hőségben találkozunk Linow-val interjúra a darmstadti Alkalmazott Tudományok Egyetemének futurisztikus felhőkarcolója árnyékában. „Még senki sem mutatta meg, hogy ez valóban működik” – mondja Linow.
Az Egyesült Államokban végzett kísérletek már kimutatták, hogy számos nagy teljesítményű lézer kereszttüzében a könnyű atommagok valóban képesek egyesülni, és eközben energia szabadul fel. Ahhoz azonban, hogy a fogyasztók számára stabil áramellátás legyen biztosítható, ezeket a rendkívül összetett kísérleteket fel kellene skálázni.
Egy kereskedelmi erőműben az ilyen, lézerrel kiváltott fúziónak másodpercenként tízszer kellene végbemennie, a nap 24 órájában. Még a Focused Energy legoptimistább munkatársai is elismerik, hogy ettől még nagyon messze tartanak.
A fűtőanyag-ellátás problémái sem rettentik el a befektetőket
Linow fő érve a fúziós energia ellen azonban más: a fűtőanyag-ellátás. „A probléma a trícium” – mondja a professzor. „Világszerte körülbelül 50 kilogramm áll belőle rendelkezésre. Tizenkét és három tized év alatt ennek csak a fele marad; 12,3 éves a felezési ideje. Egy fúziós erőmű beindításához néhány kilogrammra van szükség, és ezt el is használjuk. Az erőművön belül kellene újra előállítani a tríciumot. Ilyet még soha senki nem próbált. Nincs demonstrátor, nincs olyan laboratóriumi kísérlet, amelyben ezt már sikeresen letesztelték volna. Csak ötletek léteznek” – fogalmaz.
A Focused Energy székházában az Euronews Earth-nek nyilatkozó Sigel elismeri, hogy a trícium-visszanyeréssel kapcsolatban még mindig „megoldatlan kérdések” vannak, de szerinte ez inkább mérnöki feladat, semmint fizikai alapproblema. Azoknak a kutatólaboroknak, amelyek az üzemanyagkörforgás problémáit próbálják megoldani, „ez izgalmas mérnöki feladat, és Németországban ebben erősek vagyunk” – mondja Sigel. „Optimista vagyok, hogy meg fogjuk oldani.”
Sigel optimizmusát néhány politikus is osztja. Friedrich Merz (CDU) német kancellár egyértelműen a projekt mellé állt, és bejelentette Németország célkitűzését, hogy „a világ első fúziós erőművét helyezze üzembe”. A hesseni tartományi kormány szintén támogatja a terveket. Ahogy Boris Rhein (CDU) hesseni miniszterelnök fogalmazott: „A nukleáris fúzió gyökeresen átalakíthatja az energiapiacot.”
A nemzetközi befektetők is lelkesnek tűnnek: a tavaszi első finanszírozási körben 240 millió dollár (207 millió euró) gyűlt össze, ami a globális fúziós ipar eddigi legnagyobb A-sorozatú tőkebevonása. A német RWE energetikai vállalat további 60 millió euróval növelte befektetését.
Miért emel szót mégis Linow professzor és a hesseni tartományi kormány Tudományos Klímatanácsadó Tanácsa a fúziós energia ellen?
Elvonja-e a nukleáris fúzió a pénzt a reálisabb megoldásoktól?
Egyebek mellett azt kérdőjelezik meg, hogy a fúzióra fordított pénz és politikai figyelem nem szolgálná-e jobban azokat a technológiákat, amelyek már ma képesek kibocsátás-csökkentésre.
„A régió energiaellátásának 2045-re klímasemlegesnek kell lennie. Addigra az első nagy fúziós erőműveket már rákapcsolják a hálózatra? A válasz: nem, ez nem fog megtörténni” – mondja Linow. Üzenete világos: mindenekelőtt a megújuló energiaforrásokat kell gyors ütemben bővíteni, modernizálni kell az elektromos hálózatokat, és elegendő energiatároló kapacitást kell létrehozni.
A Focused Energy-nél dolgozó Ulrich Sigel hangsúlyozza, hogy nem kívánnak versenyezni a megújuló energiaforrásokkal. Koncepciója szerint a fúziós energia kiegészítené a megújulókat, és akkor is alacsony szén-dioxid-kibocsátású áramot biztosítana, amikor nem süt a nap és nem fúj a szél.
A vállalat mindenesetre nagy tempóban halad előre. „Öt éven belül szeretnénk üzembe helyezni a demonstrátort” – mondja Sigel az Euronews Earth-nek. „Az első kísérleti erőműnek tíz éven belül kell működnie, az első kereskedelmi erőműnek pedig 15 éven belül.”
Atomerőmű vagy fúziós erőmű: mi a különbség?
A fúziós erőművek célja, hogy kiváltsák a klímabarát szempontból káros szén- és olajtüzelésű erőműveket, és alternatívát kínáljanak a hasadóanyaggal működő atomerőművekkel szemben.
A nukleáris hasadás során nehéz atommagokat hasítanak szét energiafelszabadulás mellett, és ezt ma széles körben alkalmazzák; a nukleáris fúzió ezzel szemben könnyű atommagokat egyesít még nagyobb energia felszabadítása érdekében, ám továbbra is kísérleti fázisban van.
A hagyományos atomerőművekhez képest „a fúziós erőműveknek gyakorlatilag csak előnyeik vannak” – véli Sigel. „Nincs szükség dúsított uránra, amelyet esetleg Oroszországból vagy más országokból kellene beszereznünk. Nem termelünk hosszú felezési idejű, erősen radioaktív hulladékot, amelyet aztán valamilyen végleges tárolóban gyakorlatilag az örökkévalóságig kezelni kell.”
„A mi üzemelésünk sokkal biztonságosabb. Nincsenek láncreakciók, nincsenek ellenőrizhetetlen folyamatok. Egy gombnyomással le lehet állítani a lézert, és az erőmű leáll” – állítja Sigel.
Professzor Sven Linow ezzel szemben arra emlékeztet, hogy a fúziós erőművekben a belső reaktorteret „körülbelül kétévente” ki kell cserélni. Hiszen még a nukleáris fúzió sem teljesen mentes a radioaktivitástól. „A reaktortartályokat rendszeresen el kell távolítani, és hagyni kell, hogy lecsengjen a sugárzásuk” – magyarázza.
Egyes esetekben „több száz, sőt akár ezer évnek is el kell telnie, mire ismét meg lehet őket fogni. Így idővel 200, 400 vagy 500 ilyen – meglehetősen nagy – reaktortartály fog felhalmozódni a telephelyen. Ezeket először is biztonságosan kell majd tárolni.”
A Focused Energy-nél dolgozó Sigel elismeri, hogy a reaktor falának radioaktív „aktiválódása” például valóban bekövetkezik. Ugyanakkor azt állítja: „Speciális, alacsony aktivációjú acélok használatával ezt az aktiválódási időt 60–80 évre csökkenthetjük. Az acélt egyszerűen az erőmű területén tároljuk ennyi ideig, majd a lecsengési idő letelte után vissza lehet juttatni a körforgásba, és normál módon újrahasznosítható.” Szerinte „itt kezelhető mértékű sugárterhelésről és nagyon is kezelhető időtávokról van szó”.
Megéri-e befektetni a nukleáris fúzióba?
A megújuló energiaforrásokba ma viszonylag olcsó beruházni. A fúziós energia ezzel szemben óriási befektetéseket igényel. Egyáltalán megéri-e a fáradságot? Sigel szerint igen, Linow szerint nem.
„A megújuló energiáknál nemcsak a termelési költségeket kell számolni, hanem a rendszerszintű költségeket is” – mondja Sigel. „Vagyis: mennyibe kerül az energia eljuttatása A-ból B-be? Hálózati vezetékekre van szükségünk. Aztán persze nincs mindig szél és napsütés, ezért tartalékerőműveket és akkumulátoros tárolókat kell építenünk. Ezért a fúziós energia abszolút versenyképes lesz a megújulókkal” – állítja, noha elismeri, hogy a fúziós erőműveknek is meglesznek a maguk rendszerszintű költségei.
Linow professzor ezzel szemben így látja: „Előre látható, hogy a fúziós áram lesz messze a legdrágább energiafajta, lényegesen drágább még a hasadóanyaggal működő atomerőműveknél is. Legalább 20 cent kilowattóránként, de lehet, hogy ennek a többszöröse.”
Sigel így érvel: „Mi vizet használunk üzemanyagként, és a tríciumot magában a reaktorban állítjuk elő. A fő költségtényező számunkra a beruházási költség. Viszont az erőmű nagyon hosszú ideig képes lesz üzemelni, és ez az erőművön belüli áramtermelésnél alacsony költségeket eredményez.”
Linow, a teljes képet nézve, egészen más következtetésre jut: „Nincs jó érzésem ezzel kapcsolatban. A becslések szerint 35–40 milliárd eurót fognak befektetni az ITER-be (egy mágneses fúziós demonstrátorba). Ezután jön a DEMO, amely legalább ugyanennyibe kerül majd. Emellett nagyjából 50 fúziós start-up dolgozik párhuzamosan azon, hogy előkészítse a fúziós erőművek megvalósítását.
„Jelenleg sok milliárd eurót öntenek ebbe, és ez olyan pénz, amely máshonnan hiányzik. Prioritásokat kellene felállítanunk, és azt mondani: először építsük meg mindazt, ami szükséges ahhoz, hogy a klíma ne szabaduljon teljesen ki a kontroll alól. Biztosítanunk kell, hogy ezen a bolygón valamennyire stabil társadalom működjön. Ha ezt elértük, és még mindig maradnak forrásaink, akkor léphetünk tovább a fúzió felé.”