Lehozzák a csillagokat

A Tokamak. Felhevített részecskék.

Már-már a hidegháborús időkre emlékeztet az a vetélkedés, amelynek tétje a világ legnagyobb fúziós reaktora. Franciaország, Spanyolország, Kanada és Japán ugyanis egyaránt a saját területén képzeli el az ITER nevű nemzetközi projekt keretében hamarosan felépülő termonukleáris erőművet. Az abban megvalósítani tervezett fúzió a jövő legfontosabb energiaforrása lehet, és jóllehet a közel ötven éve tartó, egyre biztatóbb kísérletek ellenére máig nem dolgoztak ki hatékony technológiát az atommagok egyesítésére, a kutatók mégis egyre biztosabbak a sikerben.

Az ITER ma zajló kísérletei arra irányulnak, hogy az egyesítendő atommagokat olyan közel nyomják egymáshoz, hogy azok öszszeolvadhassanak. Ugyanez a reakció játszódik le a csillagokban, így például a Napban is, amikor a hidrogén atommagok egyesülnek. A kölcsönhatást óriási mennyiségű energia felszabadulása kíséri. A fúzió mesterséges megvalósításával világszerte kísérleteznek a fizikusok, s a különböző laboratóriumokban más és más technológiák alkalmazásával próbálkoznak. Az ITER-ben orosz fejlesztésű, úgynevezett tokamakban levezényelt hevítéssel érik el a részecskék összeolvadását; ilyenkor a fúzióhoz szükséges plazmaállapotot olyan magas – több százmillió fokos – hőmérsékleten hozzák létre, amelyet semmilyen tartály sem képes elviselni. Ezért a különleges viszonyokat elektromágnesek által keltett mágneses mezőben teremtik meg.

A fúziós reaktor fűtőanyaga a vízből nyerhető hidrogéngáz, illetve annak izotópjai, a deutérium és a trícium. A fizikusok ezek meghatározott arányú keverékét injektálják a szupravezetőkkel létrehozott mágneses térbe helyezett kamrába. A gázkeveréket aztán felfűtik, így létrejön a fúzióhoz szükséges plazmaállapot. A tudósok általános vélekedése, hogy ezzel a módszerrel belátható időn belül sikerül elérni a folyamatos energiatermelést; egyelőre azonban eddig csupán maximum négy és fél percig sikerült fenntartani a fúziót. Ezt a rekordot a franciaországi Cadarache-ban felépített, kísérleti fúziós berendezésben, az úgynevezett Tore Suprában érték el.

Az Európai Unió kutatási programjában azért kapnak kiemelt szerepet a fúziós kutatások, mert a földrész energiaellátásának ma közel felét importból származó energiahordozók adják, s a kilátások szerint ez az arány 2020-ra kétharmadra nőhet. Ráadásul a kiotói egyezmény értelmében az azt ratifikáló EU tagországoknak csökkenteniük kell az üvegházhatást előidéző szén-dioxid kibocsátását is. Erre ugyan az atomerőművek is képesek, sőt, ma ezek termelik a legolcsóbb energiát, ám a fúziós energiatermeléstől még ennél is többet várnak. Az új típusú energiával kapcsolatban a legfontosabb kérdés ma az, vajon hol épül fel az ITER nevű reaktor; az EU szeptemberben dönt arról, hogy Spanyolországot vagy Franciaországot jelöli lehetséges európai helyszínül.

A Tore Supra és az Iter látványterve. Presztízsértékű beruházás.

A franciák Provence-ban, a már 1988 óta használt cadarache-i kísérleti fúziós rektor, a Tore Supra melletti 180 hektáros erdőt szemelték ki az ITER számára. A területet ugyanis két oldalról két folyó veszi körül, ezek esése pedig lehetővé teszi, hogy a reaktort a projektet drágító vízátemelő berendezések nélkül is hatékonyan hűthessék.
Bármely ország kapja is meg a négy jelentkezőből a lehetőséget, az mindenképp a projektben részt vevő államok támogatásával – közel 5 milliárd euróból – épülne fel, és az erőműben nemzetközi kutatógárda dolgozna, köztük amerikai szakemberekkel. Ez utóbbi ténynek azért van jelentősége, mert az ITER program éppen akkor kapott új lendületet, amikor az idén januárban Bush elnök bejelentette, hogy a washingtoni energiaügyi minisztérium 2014-ig a költségek 10 százalékával beszáll az erőmű fejlesztésébe. Az Egyesült Államok a Bush-adminisztráció beiktatásakor hivatalosan egyszer már kivonult a programból, ám a kísérleteket otthon maga is folytatta. Az eredmények áttekintése után döntött úgy az amerikai kormányzat, hogy a fúziónak mégiscsak szerepe lehet az Egyesült Államok energiapolitikájában. Az évtizedek alatt összegyűlt tapasztalatok, valamint az óriási költségek miatt a fúziós erőművek fejlesztéséhez viszont az ITER megkerülhetetlen – ám a függőségi viszony kölcsönös: alighanem ez a projekt is zsákutcába futott volna Washington támogatása nélkül. A kutatók szerint a kísérleti reaktor tökéletesítése körülbelül 20 évet vesz majd igénybe. Az erőművek telepítéséről a projektben részt vevő országok – az Európai Unión és az Egyesült Államokon kívül Kanada, Japán, Oroszország, Kína és újabban Dél-Korea – a javasolt helyszínek vizsgálata után közösen döntenek majd, a tervek szerint az idei év végén.