Működésbe lépett a világ legerősebb lézere

Több mint egy évtizednyi munka után komoly áttörést értek át a Livermore-i National Ignition Facility-ben: beindították azt a 192 lézersugárból álló rendszert, aminek célja a fúziós folyamat létrehozása. A keletkező energia elérte az 1,3 millió megajoule-t, ami világrekordnak számít, és kiemelkedő a sugarak találkozásánál létrejövő 3,3 millió Celsius-fok is - egy valódi csillag, például a Nap belsejében azonban ennél körülbelül ötször melegebb van.

Működik

A mostani kísérlet csak arra volt jó, hogy bizonyítsa, a rendszer működik, de valódi fúziós energia nem jött létre, és még elég nagy út is vár a kutatókra, míg eljutnak az energianyereségig.

A kaliforniai stáb mindenesetre lelkes. Ed Moses, az NIF vezetője szerint kiválóak az eredmények , és reményt adnak arra, hogy egy nap valóban létrejön a kamrában a fúzió. Méghozzá nem is nagyon sokára, a várakozások szerint két éven belül képesek lesznek felépíteni az önfenntartó folyamatot, amire eddig nem nagyon volt példa: a különböző próbálkozások többnyire csak a másodperc törtrészéig voltak képesek biztosítani a fúziót, és akkor is több energiába került a folyamat létrehozása, mint amennyi a magok összeolvadásából létrejött.

Pedig a fúziónak pont az lenne a lényege, hogy tiszta, kifogyhatatlan energiához juttassa az emberiséget. A tudósok már régóta hisznek abban, hogy a fúzió lehet az egyetlen környezetbarát, hosszú távú energiaforrás, mert alapanyaga, a hidrogén szinte korlátlan mennyiségben áll rendelkezésre, és a folyamatnak sincs környezetkárosító mellékterméke. Ráadásul a magok összeolvadásából kinyerhető energia sokszorosa a ma épített erőművekben megszokottnak.

A 3,5 milliárd dollárból épített kaliforniai rendszer a hidrogén két megjelenési formáját, a tríciumot és a deutériumot bombázza majd lézersugarakkal egy 10 méteres átmérőjű terem közepén. A próbaüzem után ezek a jelenleginél sokkal melegebbre, több százmillió Celsius-fokra hevítik fel a gázt, aminek hatására várhatóan létrejön a fúzió – ugyanaz a folyamat, amiből a csillagok is nyerik energiájukat. Méghozzá elég hatékonyan - egyetlen liternyi tengervíz képes lesz kiváltani háromszáz liternyi kőolajat, vagy kétszáz kiló szenet.

Livermore-ban a deutériumot és a tríciumot néhány nanomásodpercig bombázzák majd az 500 billió wattos lézersugárral. A csak egyetlen pillanatig tartó lézerhullám hatására az erőmű tüzelőanyaga összeomlik, majd felrobban, lényegében egy minicsillagként üzemel majd.

Az európai behemót

Vannak azonban más próbálkozások is a világban a fúziós reakció létrehozására, igaz, azok egészen más elven működnek: ha a lézeres technológia egy robbanómotorra emlékeztet, akkor az európai ITER sokkal inkább egy hagyományos erőmű modern megfelelője.

Ennek a reaktornak az építése körülbelül 12 milliárd dollárt emészt fel, várhatóan 2018-ban kezdi meg húsz évig tartó működését, és alkalmas lesz arra, hogy 500 megawattnyi fúziós teljesítményt adjon le 1000 másodpercen keresztül – elődje, a hasonló felépítésű brit Jet 16 megawattot állított elő kevesebb mint egy másodpercig.

Bár a Jet túl kicsi ahhoz, hogy számottevő energiát hozzon létre, számos tanulsággal szolgált az ITER felépítéséhez. Például a fúzió kordában tartása területén tanultunk belőle sokat: a reaktorokban olyan magas a hőmérséklet, hogy problémát okoz a hidrogénatomokból létrejövő szubatomikus levesnek, a plazmának a kezelése. Mivel nincs olyan anyag, ami kibírná a százmillió fokra hevített deutériumot és tríciumot, mágneses térben lebegtetik az atomokat, így azok sosem érnek hozzá a reaktorkamra falához. "Ha elég sokáig tartjuk biztonságos körülmények közt megfelelő hőmérsékleten a hidrogént, a természet már megteszi a magáét: a végeredmény a hélium, és a tiszta, kifogyhatatlannak tűnő energia" - állítja az ITER egyik vezető mérnöke.

A kutatók mindkét rendszernél abban bíznak, hogy a technológiák tökéletesítésével gazdaságilag is hasznos, nyereséges erőműveket tudnak majd létrehozni egyszer, aminek technológiai akadálya elvileg nincs.

Még harminc év

A kérdés csak az, hogy mikor lesz akár az erőművekből, akár az alternatív robbanómotorokból kézzelfogható eredmény. A fúzió ellenzői azzal szoktak érvelni, hogy egy nyereséges erőmű megépítéséhez mindig éppen harminc évre van szükség, ez a szám évtizedek óta változatlan, éppen ezért szerintük nem kéne olyan sokat költeni a kutatásokra. És az idő többnyire őket igazolja: nem is olyan régen még azt hangoztatták, hogy az ITER tíz év alatt képes lesz szállítani azokat az információkat, amik alapján már egy ipari erőművet is fel lehet húzni. Néhány mérnök azonban most már úgy látja, hogy a kutatási szakasz is vagy harminc évig fog húzódni, és akkor még nem számoltunk azzal, hogy az ITER megépítése is csúszik, most épp azt tervezik, hogy nyolc év múlva tudják beindítani a folyamatot.

A kontinens mindenesetre bízik a beruházásban: az Európai Bizottság úgy döntött, hogy további összegekkel támogatja a kísérleti termonukleáris reaktor építését. Az Európára jutó költség az eredetileg tervezett 2,7 milliárd eurónak több mint kétszeresére emelkedett. Ezért különböző kutatási programokból, költségvetési tartalékokból és projektek fel nem használt kereteiből kaparnak össze 1,4 milliárd eurót 2012-2013-ra.

A nemzetközi projektben az EU, az USA, Kína, Japán, India, Oroszország és Dél-Korea vesz részt. Az Európai Unió a költségek 45 százalékát állja, ebből 80 százalékot ad az Euratom, 20 százalékot a létesítménynek otthont adó Franciaország. A teljes költség a becslések szerint el fogja érni a 16 milliárd eurót.

Még meg sem épült ITER, tervek azonban már vannak a kísérleti reaktor utáni időkre is: a következő nagy dobásnak számító DEMO például várhatóan már képes lesz folyamatosan termelni az energiát, nemcsak megszakításokkal. Az optimista szakemberek többé-kevésbé biztosak abban, hogy 2030-ra már elkészül a két gigawattos erőmű.