2013. július: jegyzet, portré, tudomány, agykutatás, innováció, it, disszemináció, építés, paragrafus, fenntarthatóság, zöldkörnyezet, megújuló energia, atomenergia
2013. július 3.

Szerző:
Bogdán Zoltán

MTA WFK Részecske- és Magfizikai Intézet • rmki.kfki.hu

A Nap helyett a tokamakba néznek

A fizikusok már évtizedek óta vallják, hogy a fúziós reaktorok nagyban hozzá fognak járulni az emberiség energiagondjainak a megoldásához. A kérdés csupán az, hogyan és mikor. A már létező európai kísérleti fúziós berendezések tudományos programjaiból az 1999-ben alakult Magyar Euratom Fúziós Szövetség szakemberei is jelentős részt vállalnak. A szövetség az MTA Wigner Fizikai Kutatóközpont vezetésével működik, a részletekről dr. Kocsis Gábort, a WFK Részecske- és Magfizikai Intézetének tudományos főmunkatársát kérdeztük.


Mivel mai tudásunk szerint a – Napot utánzó – fúziós energiatermelésnek elvi akadálya nincsen, az elmúlt évtizedekben egyre fejlettebb kísérleti berendezéseket hoztak létre szerte a világban, hogy megoldják a folyamatosan felmerülő, rendkívüli tudományos technológiai nehézségeket.

Főbb technológiai problémák
A gyakran 100 millió fokos plazmát nehéz „tárolni”, hiszen nincs olyan szilárd anyag, amely ilyen magas hőmérsékletet kibírna. Az úgynevezett „tokamak” ezt a problémát erős mágneses tér segítségével oldja meg, a forró plazma ebben a térben van bezárva. A plazmát tartalmazó vákuumkamra falát persze igyekeznek megvédeni a hőhatástól – régebben grafittéglákkal, mostanában inkább berillium és wolfram hővédő csempékkel. Ezek az anyagok viszont beszennyezik a hidrogén izotóp plazmát, amely rengeteg energiát veszít, és ennek következtében összeomolhat a plazmaállapot.

A világ jelenlegi legnagyobb tokamakja Nagy-Britanniában, Culhamben található, és az elmúlt hetekben ünnepelte fennállásának harmincadik évfordulóját. A Joint European Torust (JET) az Európai Unió EFDA nevű szakosított szervezete tartja fenn. A JET a 27 euró­pai tagszervezet (association) mintegy 350 kutatójának – köztük jó néhány magyarnak is – az ideiglenes munkahelye.

Kocsis Gábor a saját tapasztalatai alapján ismeri, hogy egy ilyen összetett kutatási projekt mennyire szoros szabályok között és milyen szigorú menetrend szerint működik. Hónapokkal, sőt évekkel korábban egyeztetik a programokat, hogy pontosan mikor, milyen konkrét kutatásokra kerül sor. Egy-egy ilyen úgynevezett „kampány” több hónapig tart, ez alatt 30-40 országból és eltérő célokkal érkezett kutatók értékelik ki a kapott adatokat. A közös kutatásnak viszont annyi előnye mindenképpen van, hogy a helyszíni „workshopokon” összeadódik a különböző szakterületek tudása.

A magyar fúziós kutatóknak jó a hírük a világban, sok uniós pályázatot nyertek már, komoly megrendeléseik vannak, közös projekteket visznek az európai partnereken kívül kínai és dél-koreai féllel is.

A JET tokamak ITER-szerű belseje a hővédő csempékkel

A JET-kutatások terén leginkább két témakörben emelkednek ki, ezekben tartják őket igazán nemzetközi szintű szakértőknek. Az egyik a plazmában zajló turbulens áramlások vizsgálata úgynevezett nyalábemissziós spektroszkópia segítségével. Ehhez – teljesen magyar fejlesztésként – megalkottak egy igen érzékeny, úgynevezett lavina-fotódiódákat használó speciális kamerát (APDCAM) is. A másik magyar specifikus terület az ultra gyors videokamerákkal végzett vizsgálatok. A másodpercenként 200-300 ezer képet készítő gyorskamerák igen mostoha körülmények között (erős mágneses tér, gamma-sugárzás stb.) kénytelenek dolgozni, ezért speciális anyagokra és elektronikára van szükség a kifejlesz­tésükhöz. Segítségükkel jobban megfigyelhetők és megérthetők a plazma instabilitásai, illetve a plazma anyagutánpótlásában fontos szerepet játszó speciális technika, a fagyasztott hidrogénjég-belövés hatásossága.

Az idők során már többször átépített JET évei egyébként meg vannak számlálva. Franciaországban már épül az ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor), amely – szemben a csak kutatási célokat szolgáló JET-tel – a 2020-as években már képes lesz fúziós energia előállítására alkalmas fizikai és technológiai feltételek demonstrálására is.

De még mielőtt korán örülnénk: az energiát már ipari szinten is előállító fúziós reaktor megjelenése csak úgy 2050 körül várható. Addig még lesz mit kutatniuk a magyar szakembereknek is…•

 
Innotéka