A Napon ez minden alkalommal megtörténik: az atomok egyesülnek, vagyis termonukleáris fúziós reakció következik be, amelynek eredményeként elképzelhetetlen mennyiségű energia szabadul fel. A tudósok régóta álmodtak az ilyen energiáról, és itt a Földön szabályozott termonukleáris fúziós reakciók létrehozásával nyerhetők meg.
De eddig nem sikerült megszerezni.
A második világháború vége után a tudósok szerte a világon megpróbálják ezt elérni.
Oroszországban, az Egyesült Államokban, Angliában, Japánban és sok más országban működő kísérleti reaktorok segítségével rövid távú termo-magfúziós folyamatokat kaptunk, de mindenütt több energiát használtak ennek a folyamatnak a fenntartására, mint maga az energia előállítására - magyarázza Søren Bang Korsholm, a Dán Műszaki Egyetem vezető kutatója. (Søren Bang Korsholm).
A távoli jövőben
A dán tudós és kollégái a Műszaki Egyetem Fizikai Tanszékén egy globális tudományos projektben vesznek részt, amely 2025-ben lehetővé teszi egy hatékony termonukleáris fúziós folyamat megvalósítását - azaz több energiát szánnak, mint amennyit költenek annak megszerzésére. Ennek ellenére úgy gondoljuk, hogy évek óta nem látjuk az erőműveket, amelyek a termo-magfúzió alapelvein működnek.
„Csak a század ötvenes éveiben a termo-magfúziós erőművek energiája felhasználható az energiahálózatokban. Mindenesetre ezek az iránymutatások az európai hőmagfúziós program számára”- mondja.
Promóciós videó:
A kilátások távoli helyzete ellenére sok tudós, például Søren, komolyan foglalkozik a termikus nukleáris fúziós energia kérdéseivel. És ennek jó okai vannak. A termo-magfúzió elve alapján működő erőművekhez végtelenül kis mennyiségű nukleáris tüzelőanyag szükséges, ráadásul nem bocsátanak ki CO2-t és más káros anyagokat.
Olcsó zöld energia
Ha okostelefonját ma tölti fel, ebben az esetben a villamos energia 24% -a széntüzelésű hőállomásokból származik. Nehéz és nem különösen környezetbarát energiatermelés.
„Egy gigawatt villamos energia előállításához egy széntüzelésű erőmű évente 2,7 millió tonna szént kell égetnie. És a fúziós állomásoknak csak 250 kilogramm nukleáris üzemanyagra van szükségük ugyanazon hatás eléréséhez. 25 gramm nukleáris tüzelőanyag elegendő ahhoz, hogy egy ilyen erőmű egész életen át energiát szállítson a Dane számára”- mondja Søren Bang Korsholm.
A szénel ellentétben a fúzió nem bocsát ki CO2-t, és így nem befolyásolja az éghajlatot.
"Az atomfúziós energia egyetlen" közvetlen "termelési hulladéka a hélium, és sokféle alkalmazásra felhasználható. Ez körülbelül 200 kilogramm hélium az egész évben" - magyarázza.
A fúziós energiának azonban van egy kis problémája. Itt nem lehet teljes mértékben radioaktivitás nélkül megtenni. "A reaktor belső felülete radioaktívvá válik, de ez a radioaktivitás egy olyan formája, amely 100 év elteltével biztonságossá válik" - mondja a tudós. Akkor ezt az anyagot újra felhasználhatjuk.
Szinte végtelen nukleáris üzemanyag
A széntől eltérően, a fúziós erőmű üzemanyagot nem kell kiásni a földből. Ezt a tengertől származó szivattyúkkal lehet előállítani, mivel a hőmagfúzió energiáját nehéz hidrogén (deutérium) felhasználásával nyerik, amelyet a tengervízből nyernek.
„A tenger olyan nukleáris üzemanyagot szolgáltat, amely milliárd évig elegendő az energiafogyasztáshoz az egész világon. Ezért nem maradunk energia nélkül, ha megtanuljuk használni a termikus magfúzió energiáját”- magyarázza Søren Bang Korsholm.
A nehéz hidrogén-deutérium mellett a tudósok szuper-nehéz hidrogén-tríciumot használnak a fúziós reaktorban. A természetben nem létezik, de lítiumból készül, amely ugyanaz az anyag, mint az elemekben.
A reaktorban a nehéz és a túl nehéz hidrogén összeolvad, miután a reaktor hőmérséklete eléri a 200 millió fokot.
„A reaktor hőmérséklete elképzelhetetlenül magas. Összehasonlításképpen: a Nap belső hőmérséklete mindössze 15 millió fok. Ily módon sokkal magasabb hőmérsékletet teremtünk”- mondja.
Franciaország hatalmas atomreaktorja
Søren Bang Korsholm és számos kollégája a Műszaki Egyetemen részt vesz egy nagyszabású ITER-projektben, amelyben az EU, az Egyesült Államok, Kína és sok más ország együttműködik a világ legnagyobb termonukleáris reaktorának létrehozásában Franciaország déli részén. Ez lesz az első olyan típusú reaktor, amely több energiát szolgáltat, mint amennyit elfogyaszt.
„Az ITER a projekt szerint 500 megawattot fog előállítani, míg 50 megawatt szükséges a melegítéshez. Kicsit több, mint 50 megawatt energiát fogyaszt, mivel az energia egy részét hűtésre és mágnesekre fordítottuk, amit ebben az esetben nem veszünk figyelembe, de szép többlet energiát eredményez magában a reaktorban”- magyarázza.
A tudós szerint a reaktor hamarosan üzemkész lesz.
"2025-ben a reaktor készen áll az első tesztre, ezt követően frissítjük, amíg 2033-ban teljesen készen áll" - mondja Søren Bang Korsholm.
Bemutatjuk a jövő energiáját
De nem szabad azt gondolni, hogy az ITER projekt befejezése után az elektromosság, amelynek köszönhetően a hűtőszekrényünk működik, hőtermelő magfúzió energiája lesz. A reaktor nem termel áramot.
„Az ITER nem erőmű. A reaktor nem azért van kialakítva, hogy villamos energiát termeljen, hanem annak demonstrálására, hogy lehet-e energiahordozó a hőmag-fúzió.”- mondja.
A tudós azt reméli, hogy a projektnek olyan kereskedelmi partnere lesz, akik figyelmet fordítanak a termikus nukleáris fúziós energia lehetőségeire.
„Talán a nagy energia- és olajtársaságok elkezdenek befektetni a fúziós energiába, amikor látják annak potenciálját. És ki tudja, lehet, hogy ilyen erőművek megjelennek a közeljövőben”- mondja Søren Bang Korsholm.
Következő megálló a hold
Ha a tudósoknak sikerül hatékony hőerőmag-fúzión alapuló erőműveket létrehozni, akkor azonnal megjelenik egy csomó ötlet a továbbfejlesztésről. Az egyik ötlet már más típusú üzemanyag használatát javasolja, amely azonban nem olyan sok a Földön.
"A Holdon bőséges hélium-3 előnye, hogy a plazma fúziós termékei kevésbé reagálnak a reaktor falaival, így a fal kevésbé radioaktívvá válik és hosszabb élettartamú lehet" - mondja Soren Bang Korsholm.
Eddig a Holdon az üzemanyag kinyerése és a Földre szállítása költséges. De lehet, hogy a termo-magfúzió energiája olyan hatékony lesz, hogy ezek a költségek megtérülnek.
"Ha vannak gondolatok az üzemanyag szállításáról a holdból, akkor a fúziós erőművek hihetetlenül hatékonyak lehetnek" - fejezi be a tudós.
Jeppe Kyhne Knudsen, Jonas Petri, Lasse From