Fúziós reaktor

Deutérium-trícium fúziója, a fúziós reaktor működésének alapelve

A fúziós reaktor olyan energiatermelő eszköz, amely az egyes atommagok egyesülésekor létrejövő energiatöbbletet hasznosítja. A Nap és a többi csillag ezen az elven termel energiát. A technológia jelenleg kísérleti fázisban van.

Működése

A fúziós erőmű alapanyaga deutérium és lítium. A deutérium a hidrogén izotópja, a vízből viszonylag egyszerűen kivonható. A lítiumot besugárzással tríciumra bontják, ez is egy hidrogénizotóp. A tórusz formájú reaktorkamrába a trícium és deutérium keverékét juttatják be. 100-150 millió fokosra hevítik és az így keletkező ionokat körpályára kényszerítik mágneses térrel. A reakcióban hélium keletkezik, ami a légkörben is előforduló, semleges, nem sugárzó gáz. Egyszerre nagyjából 5 gramm üzemanyag van a reaktorkamrában, így annak megsérülése sem okozna különösebb környezeti sugárterhelést. A reaktor fala bórral ötvözött acél. Azért van benne bór, mert az jól befogja a reakció közben keletkező neutronokat, így megakadályozza, hogy a környezetbe kikerüljenek. A reaktor falát folyékony fémmel tervezik hűteni, az elvezetésre kerülő hővel pedig turbinákat hajtanak meg. A turbina villamos generátort működtet, amivel a villamos hálózatba lehet táplálni az áramot.

A technológia előnyei

A fúziós erőmű tüzelőanyaga rendkívül nagy mennyiségben áll rendelkezésre a Földön (~1 millió évre elegendő). Nincs nagy mennyiségű sugárzó hulladék, így összehasonlíthatatlanul környezetkímélőbb, mint a hagyományos, urán alapú atomerőmű. A keletkezett energia könnyen árammá alakítható, és tetszőleges helyre elszállítható távvezetékeken. A jelenleg működő nukleáris erőművekhez viszonyítva jelentős előnynek számít, hogy a technológia biztonságosabb, mivel üzemzavar esetén a fúziós folyamat leáll.

Hátrányok

Hátránya, hogy sok csúcstechnológiai elem szükséges a megépítéséhez: hélium hűtőrendszer az abszolút nulla fok közelébe, szupravezető mágnesek, nagy energiájú felfűtő antennák, nagy teljesítményű tetródák, vákuumszivattyúk, divertorok stb. A folyamat beindítása meglehetősen sok energiát igényel, üzemeltetéséhez pedig tríciumra van szükség, ami ugyan a folyamat során keletkezik, de pillanatnyilag kevés áll rendelkezésre belőle a Földön.

Megvalósítása

A legrégebben kutatott és fejlesztett, a szovjetek által feltalált, tórusz formájú vákuumkamrával rendelkező berendezés a tokamak. 2008 óta a franciaországi Cadarache város mellett, nemzetközi összefogással épül egy ITER-nek nevezett kísérleti erőmű, amely már 500 MW leadására lesz képes, és aminek várható költsége 16 milliárd euró körül várható. Az első kereskedelmi célú fúziós reaktor, a hasonló nemzetközi összefogás keretében tervezett, 1500 MW-os DEMO erőmű üzembe állítását 2050-re tervezik. 2014-ben az amerikai Lockheed Martin vállalat bejelentette, hogy tíz éven belül fúziós erőművet épít.

Alternatív koncepciók

Jelenlegi szemszögből nézve nincs más olyan fejlettségű koncepció, amit energiatermeléshez tudnánk használni.

• Más fűtőanyagok, mint a deutérium és a trícium, még komolyabb tervezési nehézségeket állítanának. Mindössze a plazmafizikai kutatóeszközökben, ahol nem az energiatermelés a cél, dolgoznak tiszta deutériummal, a radioaktív trícium elkerülése érdekében.
• A tehetetlenségen alapuló koncepció az alapkutatási fázisban van, és elsősorban nem az erőművek fejlesztésére és kereskedelmi hasznosításra összpontosít.
• A hidegfúzió a legtöbb kutató szerint nem megvalósítható alternatíva. Az ismert fizika szerint ilyen eljárás energiafelszabadulással nem lehetséges.

Fordítás

• Ez a szócikk részben vagy egészben az Iter című angol Wikipédia-szócikk fordításán alapul. Az eredeti cikk szerkesztőit annak laptörténete sorolja fel. Ez a jelzés csupán a megfogalmazás eredetét és a szerzői jogokat jelzi, nem szolgál a cikkben szereplő információk forrásmegjelöléseként.
• Ez a szócikk részben vagy egészben a Joint European Torus című angol Wikipédia-szócikk fordításán alapul. Az eredeti cikk szerkesztőit annak laptörténete sorolja fel. Ez a jelzés csupán a megfogalmazás eredetét és a szerzői jogokat jelzi, nem szolgál a cikkben szereplő információk forrásmegjelöléseként.
• Ez a szócikk részben vagy egészben az EFDA című angol Wikipédia-szócikk fordításán alapul. Az eredeti cikk szerkesztőit annak laptörténete sorolja fel. Ez a jelzés csupán a megfogalmazás eredetét és a szerzői jogokat jelzi, nem szolgál a cikkben szereplő információk forrásmegjelöléseként.
• Ez a szócikk részben vagy egészben a Kernfusionsreaktor című német Wikipédia-szócikk ezen változatának fordításán alapul. Az eredeti cikk szerkesztőit annak laptörténete sorolja fel. Ez a jelzés csupán a megfogalmazás eredetét és a szerzői jogokat jelzi, nem szolgál a cikkben szereplő információk forrásmegjelöléseként.

Források

• ↑ VG, 2010.09.14.: Most már biztos, hogy felépül a fúziós erőmű. Világgazdaság Online, 2010. szeptember 14. [2014. október 23-i dátummal az eredetiből archiválva]. (Hozzáférés: 2014. október 17.)
• ↑ The Oil Drum, 2007.01.11.: Chris Vernon: Will Nuclear Fusion Fill the Gap Left by Peak Oil? (angol nyelven). The Oil Drum, 2007. január 11. (Hozzáférés: 2014. május 8.)
• ↑ Index, 2014.10.16.: Hegyeshalmi Richárd: Fúziós erőművet gyártana a Lockheed. Index, 2014. október 16. (Hozzáférés: 2014. május 8.)

További információk

• Interaktív Flash animáció Archiválva 2012. november 20-i dátummal a Wayback Machine-ben egy fúziós reaktor részeiről. Szerző: EFDA
• Interaktív Flash prezentáció magyar nyelvű opcióval a fúziós energiatermelés minden vonatkozásáról. Szerző: EFDA
• Polló László: Fúzió (2009, regény egy magyar fúziós erőműről a jövőben, ISBN 978-963-88302-0-3)
• IPP Summer University for Plasma Physics (Max-Planck-Institut für Plasmaphysik) (September 26 – September 30, 2005, Greifswald, Germany; Edited by Hans Werner Müller and Matthias Hirsch) (p. 251)
• John Wesson: The Science of JET (The achievements of the scientists and engineers who worked on the Joint European Torus 1973-1999) (p. 189)
• ↑ FFEK, 2009.10.06.: Fuhl Ádám: A fúziós energia valós helyzete. FFEK, 2009. október 6. [2014. október 21-i dátummal az eredetiből archiválva]. (Hozzáférés: 2014. október 17.)

Kapcsolódó szócikkek

• ITER