Kétségek az európai szupererőmű körül
A franciák óriási sikerként könyvelték el az elmúlt hetekben, hogy a nemzetközi együttműködéssel épülő, gigantikus méretű kísérleti fúziós reaktor, az ITER náluk épül meg. Időközben azonban felerősödtek a kétkedő hangok is…
Cadarache, a dél-franciaországi nukleáris kutatóközpont hamarosan újabb létesítménnyel bővülhet: itt épül meg az ITER, vagyis az a kísérleti szupererőmű, amely fúziós elven működik majd. Ez azt jelenti, hogy nem a hagyományos atomerőművek maghasadásos eljárásán alapul majd az ITER, hanem az atommagok egyesítésén, fúzióján. Ez az elve egyébként a Teller Ede által kitalált hidrogénbombának is, ám Tellerénél sokkal békésebb célokra kívánják felhasználni a mai tudósok ezt az erőművet. Egyébként nemcsak a hidrogénbomba működik így: a napfény, illetve a napenergia is a termonukleáris fúzió eredménye.
Hatan működnek együtt
Az ITER hat résztvevő fél együttműködésével jön létre: az Európai Unió, az Egyesült Államok, Kína, Japán, Oroszország és Dél-Korea kooperációja eredményeként valósulhat meg az erőmű. Ugyanakkor már a helyszín kiválasztásakor vegyültek disszonáns hangok az „örömkoncertbe” – idézi fel a francia Le Monde. Először csak a környezetvédők szólaltak meg, drágának és veszélyesnek tartották a létesítményt. Azt is hangsúlyozták, hogy a termonukleáris reakción alapuló erőmű zsákutca, amely nem ad megfelelő választ bolygónk energetikai kihívásaira.
Időközben immár tudományos tekintélyek is megszólaltak a vitában, akik megkérdőjelezik a tízmilliárd euróba kerülő program ésszerűségét. Az ellenzők elsősorban azért aggódnak, hogy a projekt elszívja a forrásokat más, esetleg hasznosabb kezdeményezések elől.
Nobel-díjasok kétkednek
Komoly dózis optimizmusra van szükség ahhoz, hogy valaki elképzelje: a fúziós energia ötven éven belül eljuthat az iparszerű energiatermelés szintjére – fogalmazta meg kétségeit Edouard Brézin, aki nem más, mint a Francia Tudományos Akadémia elnöke. Brézin ráadásul nem egyszerű tudományos vezető, hanem szaktekintély is a fizikában: a legnagyobb presztízsű intézmények egyikében, az École normale supérieur elméleti fizika laboratóriumában dolgozik. Brézin attól tart, hogy a hagyományos energiahordozók kimerülése után, illetve a globális felmelegedés veszélyei közepette nem marad elég pénz az alternatívák kutatására. Főleg akkor fenyeget pénzhiány, ha szinte minden anyagi eszközt a fúziós kutatásokra fordítanak.
Ennél is radikálisabban fogalmazott a L’Express című lapnak a korábbi francia tudományos kutatási miniszter, Claude Allègre: szerinte egy presztízsberuházásról van szó, amely kevés sikerrel kecsegtet. Hasonló véleményen van Pierre-Gilles de Gennes, az 1991-ben Nobel-díjat kapott fizikus. Hozzájuk csatlakozott egy külföldi szaktekintély is: a japán Masatoshi Koshiba, a 2002-es fizikai Nobel-díjas szintén fenntartásait hangoztatja, jóllehet az ő országa kardoskodott – Franciaországon kívül – leginkább az ITER építési jogának megszerzéséért.
A japánok kénytelenek beérni a DEMO-val és az Ifmiffel
A japánok lemaradtak ugyan a versenyben, de végül kaptak némi kompenzációt. Így például az Európai Unió – amely a versenyfutás győztesének tekinthető, hiszen a területén, a francia Cadarache-ban épül az ITER – ígéretet tett a szigetországnak, az ITER utáni következő fázis, a már ipari méretekben is energiát termelő DEMO erőmű Japánban épülhet meg, mint ahogyan az ITER-hez szükséges anyagtudományi intézet, az Ifmif (International Fusion Materials Irradiation Facility) is náluk valósulhat meg. Az Ifmif már a közeljövőben felépülhet, míg a DEMO valószínűleg 2025 és 2035 között jöhet létre.
Az ITER-ről ezen kívül tudni kell, hogy nem fog egyelőre energiát termelni. Igaz, nem is ez a célja: ha elkészül a beruházás a következő pár évben, akkor a cadarache-i létesítmény inkább fogyasztani fogja az áramot. Ezért kell majd az EDF (a francia villamosművek) hálózatára rákapcsolni. Az ITER célja ugyanis pusztán az, hogy megmutassa: a termonukleáris reakció (hidrogén, pontosabban deutérium és trícium atommagok egyesítése) igenis hasznosítható energiatermelésre.
Angliában működik már egy kisebb berendezés
A kísérleti fúziós reaktorok építése várhatóan 2050-ig tart majd. Az ITER után következik majd a japán DEMO, aztán pedig végre megvalósulhatnak majd az 1000 MW-osra tervezett, működő, ipari célú energiatermelő bázisok. Egyébként már ma is létezik Európában egy kísérleti fúziós létesítmény, de ennek mérete sokkal kisebb: a Joint European Torus (JET) Oxford mellett, Culham angliai településen működik, de ez sem termel (nettó) energiát: 25 mW teljesítmény befektetésével 16 MW-ot állít elő.
Az ITER-nél ez az arány másképpen néz ki: ott a plazma felfűtéséhez felfűtéséhez 50 MW kell. (A plazma az anyag negyedik halmazállapota, amely iszonyúan magas hőmérsékleti és nyomásviszonyok közepette jön létre, s ez a forró ionizált, pozitív töltésű gáz szükséges a termonukleáris reakció beindulásához.) Az ITER ennek nyomán 400 másodpercen át 500 MW teljesítményt ad majd le a várakozások szerint. Ez tehát egy tízszeres arány, amely a DEMO megvalósulásakor a számítások szerint 30-szorosra nő majd.
Az ITER ennek ellenére sem lesz nettó áramtermelő, hiszen a fúziós működés fenntartásához folyamatosan 120 MW teljesítményre van szükség, a reaktor beindítása pedig egy egyszeri néhány tíz másodperces „lökést” igényel, amelyhez 500 MW-ra van szükség. Éppen ezért az ITER-t rákötik a francia villamosművek, az EDF hálózatára is.
Problémák sokaságával néznek szembe
Az ITER-rel azonban nem az a legnagyobb probléma, hogy nem termel áramot. Hanem az, hogy nem biztos, hogy rendesen megépíthető… A százmillió fokos hőmérséklet ugyanis, amely a plazmában uralkodik, rendkívül nehezen állítható elő, és a plazma szabályozása, körülhatárolása is csak rendkívül drága – nióbium-ón szupravezetőket tartalmazó – berendezésekkel lehetséges. A tervek szerint a plazmát mágneses mező segítségével kontrollálják majd.
És ha még a mágneses mezővel szabályozható lenne is a plazma, további probléma, hogy jelenleg egyetlen anyag sem bírná ki azt a folyamatos és rendkívül erős sugárzást, amelyet a termonukleáris reakcióban résztvevő atomok bocsátanak ki. Ez valamiképpen arra hasonlít az egyik elemző szerint, mintha a Napot egy dobozba raknák. Csakhogy elég nehéz egy ilyen dobozt megépíteni…
Éppen ezért szükséges a már említett Ifmif az ITER-hez, vagyis a Japánban létesülő anyagtudományi intézet feladata lesz a megfelelő anyagok kikísérletezése, amelyek esetleg ellenállhatnak a rendkívül erős sugárzásnak. Európában vannak már ötletek erre is: egy speciális acélfajtát, az Eurofert krómmal és wolframmal ötvözve hoztak létre, állítólag ennek alkalmazása már viszonylag sikeresnek volt mondható a tesztek során.