Hasznosíthatjuk-e a csillagok energiáját a Földön?

Egyre többet hallunk a sci-fibe illő találmányról, a fúziós erőműről, amellyel szinte végtelen mennyiségű energiát állíthatunk elő, ráadásul biztonságosabb és hatékonyabb módon, mint egy atomerőművel. A fúziós reaktorok a Nap és a csillagok energiatermelését modellezik. A franciaországi ITER-ben már kísérleteznek a technológiával, de arra még egyelőre nincs megoldás, hogy a keletkező energiát elektromos árammá alakítsák. Pedig ha sikerrel járnak, az hatalmas változásokat hozhat az energiaiparba.  

Arthur Eddington brit asztrofizikus 1920-ban publikálta világszenzációs tanulmányát, amelyben bemutatta a Nap és más csillagok energiatermelését. A kutató arra kereste a választ, hogy miként tudnak látszólag végtelen mennyiségű energiát kiaknázni a csillagok, és rájött arra, hogy az atomokban rejlik a titok nyitja. Az ő felfedezéseit követték a fúziós reaktor megvalósításán munkálkodó tudósok és feltalálók, többek között Hans Bethe, aki 1939-ben Nobel-díjat kapott a csillagok energiatermeléséről szóló részletes kutatásáért. Érdekesség, hogy a reaktor elméleti alapjait már a második világháború idején lefektették, az első szabadalmat 1946-ban adták be Nagy-Britanniában. Az ötvenes években komoly kutatások indultak az erőmű megvalósítása érdekében, 1988-ban pedig Mihail Gorbacsov és Ronald Reagan kezdeményezésére elkezdődtek a Nemzetközi Termonukleáris Kísérleti Reaktor, más néven ITER tervezési munkálatai. A reaktor 35 nemzet összefogásával és közel 23,7 milliárd dollár költséggel épült fel a franciaországi Cadarche kutatóközpontban. A 25 ezer tonnás gépezetet a tervek szerint 2025-ben fogják beüzemelni, azonban a fizikusok szerint legkorábban a század második felére válhat valósággá a végtelen mennyiségű energiát termelő erőmű víziója.

De hogyan is működik egy fúziós reaktor?

A fizikusok magyarázata szerint a termonukleáris reaktorral tulajdonképpen a Nap energiáját hoznák le a Földre. A csillagokban a hidrogénatomok egyesülésével energia keletkezik, amelyet földi környezetben is lehetne modellezni. Ehhez az elemi hidrogén két izotópjának, a deutériumnak és a tríciumnak nagy nyomáson és magas hőmérsékleten történő fúziója szükséges, – tehát ez a fajta energiatermelési mód meglehetőségen extrém körülményeket igényel. Zoletnik Sándor, a Wigner Fizikai Kutatóközpont tudományos főmunkatársa szerint ehhez tízszer magasabb hőmérsékletet kellene létrehozni, mint ami a Nap központjában uralkodik, amit körülbelül 10 millió Kelvin-fokra becsülnek. Ehhez olyan berendezésekre lenne szükség, amelyek még soha nem voltak a világban, és ez nem csak fizikai és technikai, hanem anyagi kihívással is jár. Ahogy a magfuzio.hu írja: a fő akadályokat ma már nem annyira az elvi, sokkal inkább a technológiai nehézségek jelentik. Az utóbbi ötven évben egyre fejlettebb kísérleti berendezések születtek, amelyek teljesítménye gyorsabban növekedett, mint ahogyan a számítógépek számítási kapacitása. A fúziós berendezések óriási lehetőségeket nyithatnak meg, ugyanakkor még hosszú utat kell bejárni a megvalósításig.

Pedig, ha sikerrel járnak a fizikusok, azzal hosszú távon megoldódhatna az emberiség energiaellátása. A termonukleáris erőmű ugyanis sokkal környezetkímélőbb és biztonságosabb megoldást jelentene az atomerőműhöz képest. Nem termel hosszú távon bomló radioaktív anyagokat és szén-dioxidot sem, a Föld pedig bővelkedik a működéséhez szükséges nyersanyagokban, tehát évezredekre megoldaná az emberiség energiaellátását. A fúziós erőmű sérülése nem járna olyan hatalmas kockázattal, mint egy atomerőműé, hiszen pillanatok alatt lehűlne a forró plazma, és azonnal megállna a fúziós kémiai reakció. A reaktor működtetéséhez rendkívül kevés üzemanyag szükséges, a pedig egy-két évszázadon belül általánosan elterjedtté válna, akkor gyakorlatilag megszűnne a villamosenergia-termeléssel kapcsolatos szén-dioxid kibocsátás.

Bár még bőven a kísérleti fázisban jár, mégis számtalan okunk van arra, hogy bizakodjunk a termonukleáris energia sikerében. A fúzió gyakorlatilag az atomerőműveket tudná kiváltani, és jól kiegészítené a megújuló energiaforrásokat.