Egy hadihajót már felemelhetne a fúziós energia szupermágnese, lassan áramot is kellene termelnie

Erős a remény, hogy a fúziós reaktorok jelentik majd a fenntartható energiatermelést. Ám az útja messze nincs kikövezve. Hiába mutatja fel egyre-másra a látványos eredményeket, nagy lépéseket a fúziós energia ígéretes franciaországi kísérlete, az ITER projekt, erősek maradtak a vele kapcsolatos kételyek, és nagyok a kihívások is.

Egy figyelemre méltó mozzanat híre, egy repülőgép-anyahajó lebegtetésére képes mágnes szállítása járta be a világot a napokban a Franciaországban épülő, kísérleti fúziós reaktor, az ITER kapcsán. Ez az óriásmágnes már az utolsó az a kilenc közül, amelyekre szükség van az energiaipart forradalmasító reaktor építéséhez.

Ám legyen bármilyen erős is az a mágnes, továbbra sem jelenthető ki, hogy a létesítmény valaha termel majd gazdaságosan energiát. Ami biztos, az az, hogy az építkezés – esetenként magyar kutatók részvételével – halad, de a 2007-ben indult beruházás költségei az eredeti 5 milliárd euróról már 35 milliárd euróra (27 milliárd dollárra) nőttek, az első plazma előállítása pedig ez év helyett 2035-re várható. Ráadásul a plazma előállításához egyelőre több energia kell, mint amennyit a reaktor adna. Ezért a világon máshol is folyó fúziósreaktor-kísérletekről érkező beszámolók közül jellemzően azok a emelkednek ki, amelyek szerint a berendezés nettó energiatermelővé válik.  

A plazma a fúziós reaktor lelke. A reaktorban a plazmaállapotúvá hevített atomok egyesülhetnek másfajta atomokká, miközben energia szabadul fel. Pont úgy, ahogyan a hatalmas gravitáció alatt a Nap is termeli az energiát, emiatt is nevezik a fúziós elvű reaktorokat gyakran mesterséges Napnak.

Csakhogy földi körülmények között nehéz lemásolni a központi égitestünkben zajló folyamatokat. A fúzió beindulásához a plazmát a Nap hőmérsékleténél is forróbbra, 150 millió Celsius-fokra kell melegíteni. Tízszer melegebbre a Nap magjánál. Az ilyen forró plazma azonban nem érhet hozzá semmilyen anyaghoz, a reaktor falához sem, hiszen károsítaná. A faltól való távol tartását szolgálják majd a mágnesek.

Tehát a mágnes kulcsfontosságú, nem véletlenül szerepel a fúziós reaktor főberendezése, a tokamak nevében is. A mozaikszó ugyanis a tóruszkamra mágneses tekercsekkel kifejezés orosz nyelvű kifejezésből ered, miután az első tokamakot a Szovjetunióban konstruálták. Az eszköz tanulmányozása 1956-ban indult a moszkvai Kurcsatov Intézetben. A központi szupravezető mégnestekercs (szolenoid) az ITER reaktorában zajló fúzió hajtóereje, mert szükség van rá a túlhevített plazma létrehozásához és fenntartásához is – magyarázza az Energy Reporters.

A fúziós energia lényegét az ITER ismerteti a honlapján, a szaklap pedig egyszerűsítve felsorolja a fúziósenergia-termelés lépéseit.

• A reaktorkamrában kis mennyiségű deutériumot és tríciumot rendkívül magas hőmérsékletre hevítenek
• A magas hőmérsékleten az atommagok leküzdik természetes taszításukat, és egyesülnek
• Ezzel energia szabadul fel alfa-részecskék és neutronok formájában
• A nagy energiájú neutronok a hőjüket a kamra falainak adják le
• E hőt gőz előállítására és turbinák meghajtására használják, így áramot termelve.

A teljesen összeszerelt, közel 3 ezer tonnás mágnestekercs más mágneses rendszerekkel együtt hozza létre a plazmát körülvevő mágneses ketrecet, lehetővé téve, hogy a mérnökök irányítsák a fúziót. A fúzió szabályozhatósága alapelvárás, de egyben a technológia egyik fő kihívása is. A szolenoid mágneses ereje akár 6,2 ezer tonnányi teherrel is megbirkózhat. Mágneses energiatárolója 6,4 gigajoule kapacitású. Ezek alapján az ITER reméli, hogy mindössze 50 megawattnyi energia felhasználásával 500 megawatt energiát termelhet.

Osztoznak a tagok a költségeken

A nemzetközi együttműködés zajló projekt költségeinek 45 százalékát Európa állja, másik hat ITER-ország pedig egyenként a 9 százalékát. A nehézségek – például a műszaki kihívások és a nem mindig kedvező geopolitikai környezet – ellenére az ITER-építkezés halad a többi, hasonló projekttel együtt. (A máshol is fejlesztett fúziós megoldás mellett folynak lézeres kísérletek is.) A törekvéseket azok az előnyök ösztönzik, amelyek a maghasadáson alapuló energiatermeléssel szemben jelentkeznek. Ilyen, hogy 

• Könnyebb elemekre van hozzá szükség, így sokkal kevesebb radioaktív hulladék keletkezik.
• A fúzióhoz szükséges deutérium és a trícium bőségesen rendelkezésre áll.
• Kevés üzemanyagra van szükség, így sokkal kisebb a katasztrofális meghibásodás kockázata.
• A deutérium és a trícium, valamint a keletkező nem radioaktív hélium és a neutron is hasznosítható.
• A fúziós energia szén-dioxid-mentes, fenntartható alternatívát kínál a fosszilis tüzelőanyagokkal szemben.
• Ám a fúziós energia felé vezető út hosszú és nehézkes. A technológia még kísérleti szakaszban van, és a kereskedelmi életképesség továbbra is távoli cél.

A klímaválság megoldásába még nem segít be a fúziós energia 

Az ITER projekt méltó példája a nemzetközi együttműködésnek, amelyben olyan országok, mint az Egyesült Államok, az EU, Oroszország, Kína és India a geopolitikai feszültségek ellenére is jól együttműködnek. Ám továbbra sem látható, hogy milyen ütemben lehet eljutni a fúziós energia kereskedelmi hasznosításáig. A szaklap szerint addig biztosan nem, amikor már szerepet kellene vállalnia a klímaválság közvetlen kezelésében.