Megnéztük a világ első olyan reaktorának belsejét, amely korlátlan energiát képes termelni

A képen a Nemzetközi Termonukleáris Kísérleti Reaktor (ITER) koncepciója látható, amelynek célja a magfúziós energia ipari megvalósíthatóságának demonstrálása.
A képen a Nemzetközi Termonukleáris Kísérleti Reaktor (ITER) koncepciója látható, amelynek célja a magfúziós energia ipari megvalósíthatóságának demonstrálása. Szerzői jogok ITER
Írta: Aisling Ní Chúláin
A cikk megosztásaKommentek
A cikk megosztásaClose Button
A cikk eredetileg ezen a nyelven jelent meg: angol

Betekintünk a világ legnagyobb magfúziós berendezésének kulisszái mögé, amely a Napot és a csillagokat is működtető reakcióból származó energiát próbálja hasznosítani.

HIRDETÉS

Provence szívében a világ legragyogóbb tudományos elméi a világ legnagyobb és legambiciózusabb tudományos kísérletét végzik.

"Vitathatatlanul a valaha tervezett legösszetettebb gépet építjük" - vallja Laban Coblentz, az ITER kommunikációs vezetője.

A feladat bebizonyítani, hogy megvalósítható a magfúzió - ugyanaz a reakció, amely a Napot és a csillagokat is hajtja - ipari méretű hasznosítása.

Ennek érdekében Dél-Franciaországban épül a világ legnagyobb mágneses zárókamrája, a tokamak, amely nettó energiát termel.

A Nemzetközi Termonukleáris Kísérleti Reaktor (ITER) projektről szóló megállapodást az USA, az EU, Oroszország, Kína, India és Dél-Korea 2006-ban írta alá hivatalosan a párizsi Elysée-palotában.

Jelenleg több mint 30 ország működik együtt a kísérleti berendezés megépítésében, amely a tervek szerint 23 000 tonna súlyú lesz, és a befejezés után akár 150 millió °C-os hőmérsékletet is kibír.

"Bizonyos értelemben ez olyan, mint egy nemzeti laboratórium, egy nagy kutatóintézeti létesítmény. De valójában 35 ország nemzeti laboratóriumainak összefogása" - mondta Laban Coblentz az Euronews Nextnek.

Hogyan működik a magfúzió?

A magfúzió az a folyamat, amelynek során két könnyű atommag egyetlen nehezebb atommaggá olvad össze, hatalmas energiafelszabadulással.

A Nap esetében a Nap magjában lévő hidrogénatomok a gravitációs nyomás hatására állnak össze.

Eközben itt a Földön két fő módszert vizsgálnak a fúzió létrehozására.

"Veszünk egy nagyon-nagyon apró - borsszem nagyságú - darabot a hidrogén két formájából: deutériumból és tríciumból. És lézerrel lövöldözünk rájuk. Tehát ugyanaz történik. Létrejön a nyomást, valamint hőt adunk hozzá, és egy robbanásszerű energiát kapunk, E = mc². Egy kis anyagmennyiség energiává alakul", magyarázta az első módszerről Laban Coblentz.

Az ITER projektje a második lehetséges útra összpontosít: a mágneses bezártságú fúzióra.

"Ebben az esetben van egy nagyon nagy, 800 m³-es kamránk, és nagyon kis mennyiségű üzemanyagot teszünk bele - 2-3 g üzemanyagot, deutériumot és tríciumot - és különböző fűtőrendszereken keresztül 150 millió fokra melegítjük fel" - mondta Laban Coblentz.

"Ez az a hőmérséklet, amelyen ezeknek a részecskéknek a sebessége olyan nagy, hogy ahelyett, hogy pozitív töltésükkel taszítanák egymást, egyesülnek és összeolvadnak. Amikor pedig összeolvadnak, alfa-részecskét és neutront bocsátanak ki".

A tokamakban a töltött részecskéket egy mágneses tér zárja be, kivéve a nagy energiájú neutronokat, amelyek kiszabadulnak, és a kamra falába csapódnak, átadják a hőjüket, és ezáltal a fal mögött folyó vizet melegítik.

Elméletileg az energiát a keletkező gőzből nyerhetnék, amely egy turbinát hajtana meg.

"Ez, ha úgy tetszik, a kutatási eszközök hosszú sorának utódja" - magyarázta Richard Pitts, az ITER tudományos részlegének szekcióvezetője.

"A szakterület mintegy 70 éve vizsgálja a tokamakok fizikáját, mivel az első kísérleteket az 1940-es és 50-es években tervezték és építették Oroszországban" - tette hozzá.

HIRDETÉS

Pitts szerint a korai tokamakok kis, asztali készülékek voltak.

"Aztán apránként egyre nagyobbak és nagyobbak lettek, mert tudjuk - a kisebb eszközökön végzett munkánkból, a kicsikről a nagyobbakra való áttérésnél a nagyobbakra való méretezéssel kapcsolatos tanulmányainkból - ahhoz, hogy nettó fúziós energiát nyerjünk ezekből az eszközökből, egy ekkora méretűre van szükségünk" - mondta.

A fúzió előnyei

Az atomerőművek az 1950-es évek óta léteznek a maghasadási reakciót kihasználva, amelynek során az atom egy reaktorban kettéválik, és eközben hatalmas mennyiségű energia szabadul fel.

A maghasadás egyértelmű előnye, hogy már bevált és kipróbált módszer, hiszen ma világszerte több mint 400 maghasadási reaktor működik.

Bár nukleáris katasztrófák ritkán fordultak elő a történelemben, a csernobili 4-es számú reaktor 1986. áprilisi katasztrofális leolvadása erőteljesen emlékeztet mindenkit arra, hogy a nukleáris katasztrófák sosem teljesen kizárhatók.

HIRDETÉS

Ráadásul a maghasadási reaktoroknak hatalmas mennyiségű radioaktív hulladék biztonságos kezelésével is meg kell küzdeniük, amelyet általában mélyen a föld alá, geológiai tárolókba temetnek.

Ezzel szemben az ITER megjegyzi, hogy egy hasonló méretű fúziós erőmű sokkal kisebb mennyiségű vegyi anyagból, mindössze néhány gramm hidrogénből állítana elő energiát.

"A biztonsági hatások még csak nem is hasonlíthatók össze" - jegyezte meg Coblentz.

"Csak 2-3 gramm anyaggal rendelkezünk. Ráadásul a fúziós erőműben lévő anyag, a deutérium és a trícium, valamint a kijövő anyag, a nem radioaktív hélium és a neutron mind-mind hasznosítható. Tehát nincs úgymond maradék, és a radioaktív anyagkészlet rendkívül kicsi" - tette hozzá.

Az ITER-projekt hátulütői

Coblentz hangsúlyozza, hogy a fúzióval kapcsolatos kihívás az, hogy ezeket az atomreaktorokat továbbra is rendkívül nehéz megépíteni.

HIRDETÉS

"Megpróbálsz valamit 150 millió fokos hőmérsékletre vinni. Megpróbálod olyan méretarányúvá tenni, amilyenre szükség van, és így tovább. Ez egyszerűen nehéz" - mondta.

Az ITER-projekt eredeti ütemterve 2025-öt tűzte ki az első plazma kibocsátásának időpontjaként, a rendszer teljes üzembe helyezését pedig 2035-re tervezték.

A résztvevők visszalépései és a covidhoz kapcsolódó késések azonban a rendszer üzembe helyezésének ütemtervének eltolódásához és a hozzá tartozó költségvetés felduzzadásához vezettek.

A projekt eredeti költségbecslése 5 milliárd euró volt, de mára több mint 20 milliárd euróra nőtt.

"Már korábban is ütköztünk kihívásokba, egyszerűen a bonyolultság és az először alkalmazott anyagok, első ízben alkalmazott alkatrészek sokasága miatt, egy először alkalmazott gépben" - magyarázta Coblentz.

HIRDETÉS

Az egyik jelentős kudarcot a Dél-Koreában gyártott vákuumkamra szegmensein lévő hegesztési felületek elhajlása jelentette.

"A megérkezett darabok elég nagy eltérésekkel érkeztek a hegesztési széleken, így ezeket a széleket újra kellett készítenünk" - mondta Coblentz.

"Ez nem rakétatudomány ebben a konkrét esetben. Még csak nem is atomfizika. Csak megmunkálásról van szó, és arról, hogy hihetetlenül precízen kell a dolgokat megmunkálni, ami nehéz volt" - tette hozzá.

Laban Coblentz elmondta, hogy a projekt jelenleg az újraszabályozás folyamatában van, abban a reményben, hogy a lehető legközelebb tudnak maradni a fúziós műveletek megkezdésére kitűzött 2035-ös célhoz.

"Ahelyett, hogy arra összpontosítanánk, hogy mik voltak a dátumaink az első plazma előtt, a gép első tesztelése 2025-ben, majd egy négy szakaszból álló sorozat, hogy 2035-ben kezdetben elérjük a fúziós energiát, inkább kihagyjuk az első plazmát. Gondoskodunk arról, hogy a tesztelés más módon történjen, hogy a lehető legjobban ragaszkodhassunk ehhez a dátumhoz" - mondta.

HIRDETÉS

Nemzetközi együttműködés

Ami a nemzetközi együttműködést illeti, az ITER egyfajta unikornis, mivel ellenállt a projektben részt vevő számos nemzet közötti geopolitikai feszültségnek.

"Ezek az országok nyilvánvalóan nem mindig ideológiailag azonosak. Ha megnézzük az Alphabet által a munkaterületen elhelyezett jellegzetes zászlókat, a kínai az uniós mellett, az orosz pedig az amerikai mellett lobog" - jegyezte meg Coblentz.

"Ahhoz, hogy ezek az országok 40 évre elkötelezzék magukat a közös munka mellett, nem volt bizonyosság. Soha nem lesz biztos, hogy nem lesznek konfliktusok".

Coblentz a projekt viszonylagos egészségét annak tulajdonítja, hogy a nukleáris fúzió beindítása egy közös, generációs álom.

"Ez az, ami összefogja ezt az erőt. És ezért élte túl a jelenlegi szankciókat, amelyeket Európa és mások alkalmaznak Oroszországgal szemben a jelenlegi ukrajnai helyzet miatt" - tette hozzá.

HIRDETÉS

Klímaváltozás és tiszta energia

Tekintettel a klímaváltozás jelentette kihívás nagyságrendjére, nem csoda, hogy a tudósok versenyt futnak a szénmentes energiaforrások felkutatásáért, amelyekkel világunk energiát nyerhet.

A bőséges fúziós energiaellátás azonban még messze van, és még az ITER is elismeri, hogy a projektjük hosszú távú választ jelent az energiaproblémákra.

Azzal a vélekedéssel szemben, hogy a fúzió túl későn fog bekövetkezni ahhoz, hogy érdemben hozzájáruljon az éghajlati válság leküzdéséhez, Coblentz azt állítja, hogy a fúziós energia még a jövőben is szerepet játszhat.

"Ha valóban olyan mértékben emelkedik a tengerszint, hogy a városok mozgatásához szükséges energiafogyasztásra lesz szükségünk, ha ilyen mértékű energetikai kihívásokat is látunk, akkor igazán nyilvánvalóvá válik a válasz a kérdésére" - mondta.

"Minél tovább várunk a fúzióra, annál nagyobb szükségünk lesz rá".

HIRDETÉS

Videószerkesztő • Aisling Ní Chúláin

További források • Video Producer: Aisling Ní Chúláin, Océane Duboust

A cikk megosztásaKommentek

kapcsolódó cikkek

Francia-brit összefogással próbál rákapcsolni Európa a nukleáris fejlesztési versenyben

Megújuló energiaszektor nélkül elkerülhetetlen a klímakatasztrófa

Átütő eredményt értek el amerikai kutatók a fúziós energia területén