A fúziós üzemanyag gyakorlatilag korlátlanul rendelkezésre áll, környezetbarát, az energiatermelés szén-dioxid és egyéb káros anyag kibocsátásától mentes, ezért a jövőben a társadalmi elfogadottság szempontjából is kiváló lehetőség lesz. Éppen ezért megkerülhetetlen, ráadásul több évtizede kutatják, hogyan lehetne az emberiség szolgálatába állítani – mondta el lapunk megkeresésére Hárfás Zsolt mérnök, atomenergetikai szakértő.
Forrás: Eötvös Loránd Kutatási Hálózat
Jelenleg a fúziós energiatermeléshez vezető út legfontosabb állomása a dél-franciaországi Cadarache-ban a tényleges megvalósulás szakaszába lépett Nemzetközi Kísérleti Termonukleáris Reaktor (ITER), amely az eddigi legnagyobb tokamak berendezéssel új tudományos-technológiai szintre emeli a fúziós kutatásokat, hiszen számos fizikai folyamatot, illetve technológiai megoldást itt lehet majd először tesztelni.
Az egyik legnagyobb kihívást a 300 millió Celsius-fokos plazmával érintkező első fal tömeggyártása jelenti, hiszen a panelek legyártásához olyan „strapabíró” anyagot kell találni, ami képes ezt a hatalmas hőmérsékletet hosszú távon tolerálni, miközben további kritikus követelménynek (például szilárdság, hő- és elektromos vezetőképesség, ciklikus hőterhelések) is meg kell felelnie.
Oroszország a nemzetközi ITER szervezettel történt megállapodás részeként az első fal 179 paneljét fogja legyártani, amelyek a reaktorfal teljes felületének 40 százalékát jelenti.
Néhány héttel ezelőtt az orosz Roszatomhoz tartozó Elektrofizikai Berendezések Tudományos Kutatóintézete, a Jefremov Intézet (NIIEFA) bejelentette, hogy készen állnak az első fal paneljeinek tömeggyártására, amelyek az ITER egyik legfontosabb és műszakilag a legösszetettebb alkatrészei.
Noha a technológiai fejlettség megvan, akad más kihívás is. Az ITER vezetése tavaly felismerte azt, hogy a berillium az egészségügyi kockázatai, valamint az anyagjellemzői miatt nem alkalmas, ezért a volfrám alkalmazására tett javaslatot, de önmagában ez sem megfelelő. A végleges anyag kiválasztása azonban nagyon sürgős kérdés, ezért az orosz fejlesztők bór-karbid bevonatot javasolnak a volfrámelemekre – magyarázta a szakértő.
Hozzátette, a minden szempontból különleges anyag első mintái már elkészültek, és az első kísérletekre az orosz TRINITI-ben – a troicki termonukleáris kutatóintézetben – és a MEPhI-ben, a moszkvai mérnöki fizikai intézetben kerül sor. Ezt követően pedig az orosz szakemberek kínai és dél-koreai fúziós berendezésekben fogják ennek az anyagnak az összes szükséges tulajdonságát tesztelni a mihamarabbi eredmények érdekében, hiszen az ITER még az idén szeretne dönteni az első fal végleges anyagáról.
Mindezek mellett még számos más kihívásra – anyag- és technológiai fejlesztések, engedélyezési és karbantartási kérdések – is választ kell adni, ám a világ legnagyobb és legösszetettebb műszaki fejlesztése esetében ez magától értetődő – mutatott rá Hárfás Zsolt.
Beszélt arról is, hogy kiemelt cél az 50 MW fűtőteljesítmény mellett az 500 MW fúziós teljesítmény elérése, ezzel demonstrálva a fúzió energetikai felhasználásának lehetőségét, valamint a tríciumtenyésztési megoldások tesztelését is. Ha például
egy egymilliós lélekszámú világváros éves energiaigényét vesszük, akkor azt 400 000 tonna szén, 250 000 tonna olaj, illetve mindösszesen hatvan kilogramm fúziós üzemanyag fedezheti.
Az ITER eredetileg 2025 végére tűzte ki az „első plazma” dátumát, de az már most látszik, hogy ez a koronavírus-járvány és számos műszaki probléma miatt jelentősen csúszni fog. Hárfás Zsolt szerint 2050–2060-ra tehető az első olyan fúziós reaktor, a DEMO létrehozása, amely a villamosenergia-hálózatba is képes lesz majd villamos energiát betáplálni.
Egy azonban bizonyos, az orosz–ukrán konfliktus és a szankciók nem hátráltatták Oroszországot abban, hogy teljesítse kötelezettségeit, ami azért fontos, mert az orosz fél 25, csúcstechnológiát képviselő bonyolult rendszerért felel. A munkálatokban 35 vezető orosz tudományos kutatóintézet és üzem vesz részt.
Borítókép: Illusztráció (Fotó: Pixabay)
