Dióhéjban a magfúzióról

Legtöbben minden bizonnyal még soha nem gondolkodtunk el azon, hogy szinte bármit csinálunk, energiát használunk. Ha utazunk, ha dolgozunk, ha pihenünk, ha szórakozunk. Megtehetjük, ma az energia szinte tetszőleges mennyiségben rendelkezésére áll. Ezt persze természetesnek vesszük, pedig egyáltalán nem az. Valószínűleg azon sem gondolkodtunk el, mi lenne, ha hirtelen mindez megszűnne: nem használhatnánk elektromos áramot, hogy világítsunk vagy valamilyen eszközt működtessünk, nem jutnánk üzemanyaghoz, hogy járműveinket megtankoljuk, földgázhoz, hogy otthonainkat fűtsük. A következmények kataszrofálisak lennének.

Az emberiség energiaellátása ma a fosszilis tüzelőanyagokra (szén, olaj, földgáz) épül, melyek jelenleg a világ energiaszükségletének 80 %-át fedezik. A készletek, melyeket a természet évmilliók alatt halmozott fel, néhány emberöltő múlva elfogynak. A környezetszennyezés azonban, amit felhasználásuk okoz, itt marad, és már ma is súlyos problémák forrása a Földön. Mindkettő azt eredményezi, hogy a fosszilis tüzelőanyagok, mint , hosszú távon nem jöhetnek számításba.
Szerencsére más forrásaink is vannak. Legújabb az atomenergia. Bár jóval nagyobb üzemanyagkészlettel rendelkezik, és nagy mennyiségű energia előállítására alkalmas, évezredekig veszélyes radioaktív anyagokat termel. És bár ma ez a legbiztonságosabb energiatermelési mód, erőművei súlyos baleset vagy – ami ma, a XXI. század elején még valószínűbbnek tűnhet – támadás esetén beláthatatlan károkat okozhatnak a környezetnek.

A megújuló energiaforrások egy része – például a nap-, és a szélenergia, – csak nagy területen, kis mennyiségben, és időben egyenetlenül elosztva képesek energiát termelni, nem beszélve arról, hogy erősen függnek az időjárás szeszélyétől. Bár ígéretes és környezetkímélő megoldások születnek a megújuló energiaforrásokkal kapcsolatban, már most tudható, hogy soha nem lesznek képesek egyedül biztosítani szükségleteinket.

És egyelőre ennyi, nincs több jelentős forrásunk. A Föld energiaigénye közben folyamatosan növekszik, a XXI. század közepére 2-3 szorosa lesz a mostaninak. Addigra a fosszilis tüzelőanyagok okozta hiány már jelentkezni fog. A ma használt források nem alkalmasak arra, hogy megnyugtatóan biztosítsák a jövőbeli igényeket. Egy energiaforrás akkor képes erre, ha megfelel a következő feltételeknek: hosszútávon, folyamatosan, biztonságosan, környezetbarát módon, nagy mennyiségben, kis területen és olcsón állít elő energiát.

Az energia problémája mindenkit érint. Találni kell egy olyan megoldást, mely minden fent említett követelménynek megfelel. Az emberiségnek van egy eddig kiaknázatlan energiaforrása: az az energiaforrás, mely a földi életet fenntartó Napunkat is működteti – az atomok magjainak egyesülésekor felszabaduló magfúziós energia.

Ezt az energiaforrást, még ha nem is tudja, mindenki ismeri. Tulajdonképpen – ha közvetetten is – mais szinte kizárólag fúziós energiát használunk igényeink kielégítésére: a szén, az olaj, a földgáz mind a Nap éltető sugaraitól felnövekedett ősi növények maradványai. A vízerőműveket hajtó folyók azért folynak, a szélerőművek lapátjait forgató szél azért fúj, a naperőművek azért működhetnek, mert a Napban egyesülő atommagokból származó napsugárzás a Földre jut. Ez az univerzális energiaforrás közvetlenül is hasznosítható: elvileg a Földön is építhető atommagokat egyesítő fúziós erőmű.

Ha a fúziós energiatermelés megvalósul, képes lesz hosszú távon energiát szolgáltatni az emberiségnek. Üzemanyaga a hidrogén két izotópja, a deutérium és a trícium keveréke. A deutérium évmilliókig elegendő mennyiségben megtalálható a természetes vizekben, a trícium pedig előállítható a Földön szintén hatalmas mennyiségben fellelhető fémből, a lítiumból, a fúziós üzemanyag tehát gyakorlatilag korlátlanul rendelkezésre áll. A fúziós reaktorban nem keletkeznek több ezer évig sugárzó kiégett radioaktív végtermékek, csupán az erőmű egyes szerkezeti elemei néhány évtizedre gyengén radioaktívak lesznek. A fúziós reaktor nem termel szennyezőanyagokat és üvegházhatású gázokat, és még baleset esetén is ártalmatlan környezetére. A fúziós erőművekkel nagy mennyiségű energia termelhető.

Persze tudjuk, hogy a legjobb dolgok egyben mindig a legnehezebben elérhetők is. Nincs ez másként ebben az esetben sem: fúziós erőművet építeni nagyon nehéz feladat. A Nap hőmérsékleténél tízszer forróbbra, több száz millió °C-ra kell hevíteni és ezen a hőmérsékleten minden más anyagtól távol, mágnesek segítségével össze kell tartani a fúzióra alkalmas üzemanyagot ahhoz, hogy beinduljon a magegyesülés.

A világ több ezer tudósa egy világméretű összefogás keretén belül 60 éve dolgozik azon, hogy olyan szerkezetet alkosson, amely magfúzió felhasználásával energiát képes termelni. Európában az európai nukleáris szervezet, az Euratom koordinálja azokat a kutatásokat, melyek keretén belül kétezer tudós és mérnök közösen dolgozik a probléma megoldásán. Magyarország is részt vesz a közös európai kutatásokban. A Wigner FK által koordinált magyar fúziós közösség kutatói külföldi kollégáikkal együtt dolgoznak a közös cél elérése érdekében. A fúziós energiatermelés mai ismereteink szerint megvalósítható. A fő akadályokat ma már elsősorban nem az elvi, sokkal inkább a technológiai nehézségek (például a megfelelő szerkezeti anyagok kiválasztása) jelentik. Az utóbbi ötven évben egyre fejlettebb kísérleti reaktorok születtek, teljesítményük gyorsabban növekedett, mint ahogyan a számítógépek számítási kapacitása ma növekszik. Mégis még rengeteg problémát kell megoldani, hosszú utat kell bejárni, amíg a végcélig eljutunk. A fúziós energia kiaknázásához vezető út következő lépése az ITER nevű kísérleti fúziós reaktor, mely a dél-franciaországi Cadarache-ban épül fel 2025-re, és a 2030-as években ipari mennyiségű energiát szolgáltat majd, egyelőre csak kísérleti célokra. A szükséges további berendezések felépítési idejét és a kísérleteket figyelembe véve ma úgy tűnik, hogy valamikor a 2050-es években indul be az első olyan fúziós erőmű, amely nagy mennyiségűenergiát ad majd a hálózatba.