Dióhéjban a magfúzióról

Legtöbben minden bizonnyal még soha nem gondolkodtunk el azon, hogy szinte bármit csinálunk is, energiát használunk. Ha utazunk, ha dolgozunk, ha pihenünk, ha szórakozunk. Megtehetjük, ma az energia szinte tetszőleges mennyiségben rendelkezésére áll. Ezt persze természetesnek veszük, pedig egyáltalán nem az. Valószínűleg azon sem gondolkodtunk el, mi lenne, ha hirtelen mindez megszûnne: nem használhatnánk elektromos áramot, hogy világítsunk vagy valamilyen eszközt mûködtessünk, nem jutnánk üzemanyaghoz, hogy jármûveinket megtankoljuk, földgázhoz, hogy otthonainkat fűtsük. A következmények kataszrófálisak 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 alapenergiaforrások, hosszú távon nem jöhetnek számításba.
Szerencsére más forrásaink is vannak. Legújabb az atomenergia. Bár jóval nagyobb üzemanyagkészlettel rendelkezik, és nagy mennyiségû 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 jelenleg túl drágán képesek energiát termelni, nem beszélve arról, hogy erősen függnek az időjárás szeszélyétõl. A legtöbb megújuló energiát a vízerőmûvek szolgáltatják, azonban ezek kapacitása is véges, és környezeti terhelésük nagysága vitatott. Bár ígéretes és környezetkímélő megoldások születnek a megújuló energiaforrásokkal kapcsolatban, már most tudható, hogy soha nem lesznek képesek egyedül biztosítani szükségleteinket.

És egyelõre 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 következõ 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 – mai is szinte kizárólag fúziós energiát használunk igényeink kielégítésére: a szén, az olaj, a földgáz a Nap éltetõ 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 elegendõ mennyiségben megtalálható a természetes vizekben, a trícium pedig előállítható a Földön szintén hatalmas mennyiségben fellelhetõ 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 milió °C-ra kell hevíteni és ezen a hõmérsékleten minden más anyagtól távol, mágnesek segítségével össze kell tartani a fúzióra alkalmas üzemanyagot ahhoz, hogy beinduljon a magegyesülés.

A világ több ezer tudósa egy világméretû 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 KFKI-RMKI-ban működõ Magyar Euratom Fúziós Szövetség kutatói együtt dolgoznak külföldi kollégáikkal a közös cél elérése érdekében.

A fúziós energiatermelés mai ismereteink szerint megvalósítható. A fő akadályokat ma már nem annyira 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 vezetõ út következõ lépése az ITER nevű kísérleti fúziós reaktor, mely a dél-franciaországi Cadarache-ban épül fel 2019-re, és 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 mennyiségû energiát ad majd a hálózatba.