Már megtekinthető a Millenáris Parkban a fúziós elven működő energiatermelés egyelőre még szerény jelenének és remélhetőleg kecsegtető jövőjének szentelt szórakoztató, ám tanulságos kiállítás. A plazmagömböktől, kisülési csövektől, irányított lézerektől megbabonázott látogató bízvást elképzelheti ama kort, melyben végre nem kell majd parázni a villanyóra-leolvasótól.Biztosan sokan hallottak már önök közül a fúziós energiáról - kultúránk momentán egyetlen eszközt tud felmutatni, mely ennek felszabadításán alapszik: ez ugye a hidrogénbomba -, hála hazánk legszofisztikáltabb munkáslevelezőjének, Teller Edének. Valaha úgy képzelték, hogy a bomba után jön valami hasznos is, mondjuk fúziós reaktor, hasonlóan a fissziós (hasadóanyag bázisú) erőművekhez, de fájdalom, a szakembereknek az előzetesen kalkuláltnál sokkal nagyobb akadályokkal kellett megküzdeniük, így a reményben eltelt ötven évhez nyugodtan hozzáadhatunk még vagy negyvenet.
Bomba ötlet
A természet persze nélkülünk is jól elvan, s működteti a maga gigantikus fúziós reaktorait: a csillagok, köztük a mi Napunk (s így közvetve bolygónk) is a bennük zajló magfúzióból nyerik energiájukat: ha még emlékeznek rá, kis tömegű atommagok nagy sebességgel egymásba zuhannak, s a két mag egyesül. A tipikus reakció során a hidrogén két izotópja, a deutérium (egy proton, egy neutron) meg az enyhén radioaktív trícium (egy proton, két neutron) magja egyesül héliummaggá, s közben felszabadul még egy neutron is. Azt is tudnunk kell, hogy az efféle fúziós reakció során felszabaduló energia nyolcvan százalékát a felszabaduló neutronok hordozzák: mindössze annyi a feladat, hogy ezek energiáját kell hasznossá tenni - célszerűen és konzervatív módon vizet melegíteni, amit azután turbinák meghajtására használhatunk fel. Ez eddig csodálatos is volna, csakhogy a fúziós reakció beindulásához szükséges, hogy a deutérium-trícium gázkeveréket módfelett magas, vagy 100 millió fokos hőmérsékletre hevítik - ilyen esetben a gázatomokról leszakadnak a megvadult elektronok, s úgynevezett plazma jön létre, ami elvileg az anyag negyedik halmazállapota.
Legyél te is plazma!
Az így keletkezett plazmát azután alaposan el kell szigetelni környezetétől - szerencse, hogy ez a forró "leves" alapvetően töltött részecskékből áll, melyek mágneses terekkel manipulálhatók: elég erős, ún. toroid mágnesekkel a plazma egyben tartható anélkül, hogy a reaktor falához érne. Efféle dög nagy, speciális alakú mágnesekkel ellátott plazmareaktort (az ő frappáns betűszavukkal tokamakot) először az oroszok építettek, még a hatvanas években - kár, hogy akkor s azóta is többe van a leves, mint a hús, azaz a belefeccölt (a gáz felfűtésére fordított) energia egyelőre még nagyobb, mint amit ki tudunk nyerni belőle (a hatékonyság momentán 55 százalékos). Ez szovjet viszonylatban nem zavart ugyan senkit, de azóta egy kicsit nőttek az igények. Azért persze eredmények is akadnak: a kísérleti reaktorok már elérték a reakció beindulásához szükséges hőmérsékletet és sűrűséget, továbbá manipulálni és mérni már tudják a plazmát, kellő hatékonysággal kihasználni viszont még nem (sajnos így van ez a lakosság tekintetében is). Annál több feladat vár megoldásra: például még nem igazán tisztázott a plazma számos tulajdonsága, s az sem, hogy a cucc miként viselkedik bizonyos körülmények között. Az is baj, hogy a mai berendezések még túl kicsik ahhoz, hogy önfűtésűvé váljanak - a fúzió során keletkező hélium elvileg magában is biztosítaná az elegy belső fűtését, ám jelenleg ez még nem ellensúlyozza a veszteségeket. Jelenleg tehát még nem tudunk energiát termelni, a mostani berendezések pusztán kutatási célokat szolgálnak, s erre való a 2015-ig megépítendő ITER is (Nemzetközi Termonukleáris Kísérleti Reaktor), melynek elkészítésében egyszerre vesz részt az EU, az USA, Kanada, Japán, az oroszok, a kínaiak, Dél-Korea, s remélhetőleg most már Irak sem fog ellenkezni.
Az ITER a tervek szerint már ütős darab lesz: 500 megawatt fúziós teljesítményt szolgáltat, ami állítólag ipari mennyiség, továbbá tízszer annyi energiát termel, amennyi a működéséhez szükséges. Felfűtéséhez az ugrásszerűen fejlődő mikrohullámú technika, a plazma manipulálásához szupravezető (folyékony héliummal hűtött) tekercsekből álló elektromágnesek segítenek bennünket. Ha minden jól megy, utána jöhet az első áramtermelésre is alkalmas fúziós reaktor, majd az első erőmű, s addig már csak pár tíz ezret kell aludnunk - egyelőre még gázbojlerekre és tatai brikettre hagyatkozva.
Neonparádé
Maga a kiállítás abszolúte kielégíti a természettudományok és a technika jövője iránt érdeklődő kevesek kíváncsiságát, mi több, még a sűrűn érkező középiskolás csoportok figyelmét is képes lekötni, legalább ideig-óráig. A látogatót szakavatott idegenvezető (fizikus) fogadja, s külön kívánság nélkül is bekapcsolják nekünk a gázösszetételtől, illetve sűrűségtől függően más és más színben világító plazmacsöveket: ennek kapcsán rájöhetünk, hogy láttunk mi már plazmát, elvégre az van a neoncsőben is (langyos, de plazma), mint ahogy az keletkezik ívkisülésnél és villámlásnál is (itt azért már némileg melegebb). Megfigyelhetjük, milyen az, amikor lézernyalábokat fokuszálnak egymásra (ti. az amcsik több száz célzott, fokuszált lézernyalábbal szándékoznak begyújtani a maguk fúziós reaktorát), s megfigyelhetjük azt a plazmagömböt is, amit eddig zömmel az X-akták főcíméből ismert meg a művelt közönség. S persze azt is megtudhatjuk, hogy véreink sem pihennek: a KFKI kebelén belül például 1979 óta működik tokamak, s hogy a KFKI Részecske és Magfizikai Kutatóintézete (az Atomenergia Kutatóintézet és a Műegyetem társaságában) részt vesz a mostani gigantikus multilaterális projektben is. Tudjuk, időről időre felröppennek a hírek arról, hogy rejtélyes emberek hidegen is bírtak fúziót produkálni, ám - az ismert pol./gazd. kísérleteket most nem számítva - többnyire kiderül, hogy csak vaklárma az egész.
Barotányi Zoltán
