Fúzió a mágnes belsejében

A világ legerősebb elektromágnesét szállítják Dél-Franciaországba az ITER néven ismert kísérleti fúziós reaktorhoz. A Cadarache-ban épülő eszköztől várják annak igazolását, hogy a Földön biztonságosan és folyamatosan előállítható magfúzióval elektromos energia.

Forrás: Pixabay

Az épülő fúziós erőmű egyik legfontosabb elemét, a hatalmas elektromágnest darabonként viszik a dél-franciaországi helyszínre. Ha elkészül, a mágnes 18 méter magas, 4,2 méter széles és 910 tonna tömegű lesz. Tizenhárom tesla mágneses térerőssége körülbelül 280 ezerszer múlja felül a Föld saját mágneses terét. Az eszköz hat modulból áll – biztonsági okokból egy tartalékot is gyártanak –, amelyek mindegyike 43 kilométer tekercselt szupravezetőt tartalmaz. A tekercseket 3800 liter epoxigyantával lezárják és a kaliforniai General Atomics gyárból szállítják Francia­országba. Az első modul várhatóan még ebben a hónapban útnak indul, a következőt augusztusban teszik hajóra.

A fúziós reaktorok a földön reprodukálnák a csillagok belsejében zajló reakciókat, ahol a brutális gravitációs nyomás és hőmérséklet hatására a hidrogénatomok héliumatomokká egyesülnek hatalmas energiát szabadítva fel a folyamat során. A földi fúziós reaktorban a gravitációs nyomás jóval alacsonyabb lenne, mint egy csillag belsejében, ezért ugyanazon reakció eléréséhez sokkal magasabb hőmérséklet kell. Mivel a földi fúzióhoz szükséges 150 millió Celsius-fokos hőmérséklet – ez tízszer forróbb annál, ami a Nap belsejében tapasztalható – megolvasztja a Föld összes ismert anyagát, ezért az ITER-ben hatalmas mágnes tartja távol a plazmát a reaktor többi részétől.

A maghasadás elvén működő hagyományos atomerőművekkel ellentétben a fúziós reaktorok nem termelnek hosszú felezési idejű radioaktív hulladékot, így annak az elhelyezéséről sem kell gondoskodni. Emellett az üzemanyagként szereplő deutériumból – ez a hidrogén egyik izotópja – bőséges a földi készlet. Azért is biztonságosabb az új megoldás, mert bármilyen zavar esetén összeomlik a folyamat, nem vált ellenőrizhetetlen irányba – ahogy az például Csernobilben történt. Azonban hosszú évtizedek kísérletei ellenére sem sikerült még több energiát termelni magfúzióval, mint amennyit befektettünk a jelenség fenntartásához. Optimista becslés szerint az évszázad közepén léphet működésbe az első olyan fúziós erőmű, amelyik már megbízhatóan termel áramot a villamosenergia-hálózatra.

Az 1980-as években nemzetközi összefogással épült meg a JET fúziós reaktor az Egyesült Királyságban, amelynek célja az volt, hogy több energiát állítsanak elő, mint amennyit beleadtak. A New Scientist tudományos portál szerint ezt a célt még nem érték el. A szigetország újabb magfúziós erőmű, a STEP (Spherical Tokamak for Energy Production) építését tervezi. A kivitelezés 2030-ban kezdődhet meg, feltéve ha addig előteremtik a kétmilliárd fontra becsült pénzt.

Az ITER lesz a legnagyobb fúziós reaktor, ami valaha elkészült. A 2025-re megépülő eszköz lehet az első berendezés, amely több energiát szolgáltat, mint amennyi a fúziós reakció fenntartásához szükséges – a tervek szerint ötszáz megawatt hasznos energiát termelnek ötven megawatt energia felhasználásával. Az első fúziós kísérletek 2035 körül várhatók.

(A borítókép illusztráció. Fotó: Pixabay)