Tiszta energia magfúzióval
- 2023. augusztus 7. 09:08
- Forrás: Magfuzio.hu
- Szerző: Kovács Andrea
- Klímavédelem
A kaliforniai Lawrence Livermore National Laboratory kutatói bejelentették, első alkalommal sikerült az úgynevezett fúziós gyújtás által nettó energianyereséget elérni, azaz több energiát termelni, mint amennyit felhasználtak a reakció megindításához.
Az emberiségnek óriási szüksége van tiszta, új energiaforrásokra. A természetben a napenergia a legbővebben rendelkezésre álló megújuló energiaforrás, amit többféleképpen is hasznosíthatunk. Ha képesek volnánk befogni az összes energiát, amit a Nap termel egy percen keresztül, az elég lenne az egész világnak több mint egymillió évre.
A Nap teljes kisugárzott energiamennyiségnek kevesebb mint tízmilliárdod része éri el a Földet a légkör felső részén, amelynek nagyjából 30%-a elnyelődik a felhőkben, óceánokon és a szárazföldeken. A Földet a Napból annyi energia éri el egyetlen óra alatt, mint amennyit az emberiség egy egész év alatt fogyaszt el más energiahordozókból. Azonban jelenleg ezen energia csak elenyésző töredékét hasznosítjuk, elsősorban technikai korlátok miatt, másodsorban a napenergia változó elérhetősége miatt.
Azonban van egy másik lehetőségünk, ha például megépítjük a saját napunkat itt a Földön. Az energiaforrás, mely a földi életet fenntartó Napunkat is működteti az atomok magjainak egyesülésekor felszabaduló magfúziós energia. Fúzióval a napenergiát másoljuk, amely során pontosan ugyanúgy hozunk létre energiát, ahogyan a Nap. A fúzió annyira ígéretes, hogy már 60 évet és sok milliárd dollárt költöttünk a kísérletekre.
Magfúzió során a Nap 73,5%-ban hidrogénből áll, amely a központjában zajló magfúzió során héliummá alakul. A Nap középpontjában a sűrűség eléri az 1,5·10 5 kg/m³, a hőmérséklet pedig a 15·10 6 (15 millió) kelvin értéket. Hogy jobban érzékelhető legyen, a csillagunk központjában levő gáz (plazma) 150-szer sűrűbb a víznél. A rendkívül magas hőmérséklet és nagy sűrűség hatására termonukleáris reakció (magfúzió) jön létre, melynek során minden négy hidrogénatom egyesüléséből egy héliumatom keletkezik, miközben energia szabadul fel.
A magfúzió előnyei
A fúziós energia, mint alternatív energiaforrás képes hosszú távon energiát szolgáltatni az emberiségnek. Üzemanyaga a hidrogén és két izotópja, a deutérium és a trícium keveréke. Az egész világon mindenhol igen hosszú ideig rendelkezésre áll az alacsony előállítási költségű alapanyag a hidrogén, ezért gyakorlatilag végtelen energiaforrásnak tekinthető, a fúziós üzemanyag tehát gyakorlatilag korlátlanul rendelkezésre áll. A fúziós reaktorban nem keletkeznek több ezer évig sugárzó kiégett radioaktív végtermékek, és nem áll fenn az atomrobbanás veszélye, nem termel szennyezőanyagokat, üvegházhatású gázokat, és még baleset esetén is ártalmatlan környezetére.
Magfúziós kutatások
1939-ben Hans Bethe német fizikus részletes matematikai levezetéssel leírta, hogyan lehetne a folyamatot a Földön is végrehajtani, és fúziós reaktort létrehozni. 1948-ban dr. Lyman Spitzer létrehozta a Princetoni Egyetemen a Plazmafizikai Laboratóriumot és számtalan kísérleteinek legfontosabb eredménye az volt, hogy megmutatta, a fúziós reakciót a Földön is elő lehet állítani. Napunk utánzásához, lézer sugarakat kell irányítani hidrogén atomokat tartalmazó kis kapszulára, hogy a rendkívüli hő és nyomás hatására a hidrogén atomok egyesülhessenek. 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. Jelenleg több mint 30 kísérleti berendezés működik a világon és ennél is több kutatóintézetben folynak elméleti kutatások, illetve technológiai fejlesztések a témában.
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 hazai fúziós kutatásokat és fejlesztéseket az MTA Wigner Fizikai Kutatóközpont koordinálja, mely az EUROfusion konzorcium tagjaként a kutatások kb. 70%-át végzi. A magyar fúziós közösség ezért a Wigner Fusion nevet kapta.
Legújabb sikerek
2023. augusztusában a kaliforniai Lawrence Livermore National Laboratory kutatói bejelentették, első alkalommal sikerült az úgynevezett fúziós gyújtás által nettó energianyereséget elérni, azaz több energiát termelni, mint amennyit felhasználtak a reakció megindításához.
További információ: magfuzio.hu