Olaszország 80 millió eurót fektet be egy volt szovjet programba, hogy Oroszországgal együtt megvalósítsa a magfúzió álmát

atomházassága

Tudományok 2011.1.14 08:00

Olaszország és Oroszország fel akarja támasztani a Szovjetunióban tervezett és a berlini fal leomlása után elfeledett műcsillagot. Az Ignitorról, egy magfúziós reaktorról van szó, amellyel mindkét ország megpróbál kimeríthetetlen energiaforrást elérni bárki más előtt. Eredete a gyújtás, az energiatermelés folyamata, amely táplálja önmagát, és amely egyelőre csak a csillagok belsejében vagy egy atombomba felrobbantásakor történik.

A projekt egy óriás árnyékában merül fel. Ez az ITER reaktor, a világ legnagyobb nukleáris fúziós projektje, amelyben Olaszország és Oroszország, India, az Egyesült Államok, Kína, Dél-Korea és az EU mellett már részt vesz. Ez lesz az eddigi legdrágább kísérlet. Tízszer több energiát képes előállítani, mint amennyit elfogyaszt, de várhatóan csak 2019-ben várható. Az ITER előtt a 32-szer kisebb súlyú Ignitor célja, hogy bemutassa, hogyan lehet végtelen energia-hozzájárulást elérni. Az ITER-hez hasonlóan ez még nincs megépítve, de a tervek szerint 2016-ra elkészül.

Az Ignitor reaktora 2016-ban a moszkvai Kurchatov Intézetben lesz

"Nincs verseny az ITER és az Ignitor között, mert messze vagyunk előre" - mondja Bruno Coppi, olasz fizikus, aki négy évtizede kutatja az atomfúziót az Egyesült Államokban, a Massachusettsi Műszaki Intézetben (MIT). A Coppi 1969 óta dolgozik az Alcatoron, egy fúziós reaktoron, amely fele akkora, mint az Ignitor, és amelynek felhasználására az amerikai kormány finanszírozást kap. Coppi rendkívül kritikus az ITER iránt, amelyet késedelmesnek lát a "tragikus bürokrácia" miatt. Úgy véli, hogy ha több, mint 30 ország helyett két ország van, és egy kisebb tervezésre törekszenek, előnyt jelent számukra az egyesülési verseny. "Nem folytatunk grandiózus tervet, és nem haladjuk meg a költségeinket" - mondja a fizikus, utalva az ITER költségtúllépésére, amely 5000 millió euróról körülbelül 15 000-re nőtt.

Az ITER projektből senki sem kérdőjelezi meg a Coppi érvényességét, de az ő gépe igen. "Nagyszerű tudós és nagyon intelligens, de az ilyen emberek néha túl makacsak lehetnek" - figyelmeztet Joaquín Sánchez, aki a spanyol nukleáris fúziós programot irányítja Ciematnál és együttműködik az ITER-rel. Sánchez elismeri, hogy a tudományos közösség úgy gondolja, hogy az Ignitor "nem lesz sikeres és felesleges kiadás".

Évek óta tartó csalódás és pénzhiány után a Coppi most döntő lendületet ért el. Silvio Berlusconi kormánya éppen jóváhagyta a reaktor 80 millió eurós befecskendezését, amely Olaszországban a 2011 és 2013 közötti időszak 14 kiemelt kutatási projektje között szerepel.

Megpróbálja újrateremteni a csillagok tevékenységét, hogy korlátok nélkül hozzanak létre energiát

A döntés egy évvel azután következik, hogy az olasz miniszterelnök és orosz kollégája, Vlagyimir Putyin több nukleáris megállapodást támogatott. Az egyik lehetővé tenné az Enelnek, Olaszország legnagyobb energetikai vállalatának, hogy részt vegyen egy új hagyományos atomerőmű építésében Kalinyingrádban (Oroszország). Ha megvalósul, az Enel lenne az első olyan külföldi vállalat, amely orosz földön működne, ahol az atomenergiát a kormány ellenőrzi, mióta az ország 1954-ben megnyílt első kereskedelmi reaktorával az atomenergia korszakába lépett.

A második megállapodásban, amelyet a Villa Gernettóban, Berlusconi egyik magánlakásában írtak alá, mindkét vezető beleegyezett az Ignitor elindításába. Coppi szerint az Enel is úgy döntött, hogy részt vesz az Ignitorban. Habár számos alkatrészét Olaszországban gyártják, központja a Moszkván kívüli Kurchatov Intézet lesz, amely évtizedek óta a Szovjetunió tervezte a világ legerősebb atombombáit. Ma az elnöke, Evgeni Velikhov szponzorálja az Ignitor projektet Coppival együtt riválisai zavarba ejtésében, mivel Velikhov az ITER Kormányzótanácsának elnöke is.

"Az Ignitor egy gyors és piszkos projekt, amely nem sok mindent hoz ki az útból" - mondja Steve Cowley, az Egyesült Királyság Atomenergia Hatóságának ügyvezetője és a legnagyobb üzemben lévő fúziós reaktor, a JET vezetője Oxford közelében.

Ez a terv vetekszik a 2019-re tervezett nemzetközi ITER-projekttel

Cowley úgy véli, hogy az Igniter nem fogja megnyitni az utat a kereskedelmi fúziós reaktorok felé, amelyek az ITER tapasztalatai alapján várhatóan az évszázad második felében készülnek el. Igen, más előnyökkel jár. "Ha elsőként éri el a gyújtást, annak mindenki hírnevet és dicsőséget kap" - ismeri el. Olyannyira, hogy egyes szakértők elismerik, hogy a gyújtás megéri a Nobel-díjat. Talán ezért is siet a 80 év körüli Coppi. "Erre nem kell száz évet várnunk, vagy lehetséges, vagy sem, és ha mégis, akkor tíz év alatt el is érhetjük, mint azt már a hasadással" - jelenti ki.

Az 1950-es évek első felében Igor Tamm és Andrej Szaharov feltalálták a Kurchatov Intézet első atomfúziós reaktorának szívét. A tokamak volt, egyfajta üreges fánk alakú kemence, amelynek belsejében azt az anyagot tervezték előállítani, amely a csillagokat ragyogtatja, plazma néven. Ebben a felhőben, amikor a hőmérséklet és a nyomás elég magas, a hidrogénatomok abbahagyják egymást, hogy csatlakozzanak az atommagjukhoz. Ez a régóta várt magfúzió, amely sokkal több energiát termel, mint a hasadás, amelyben az atom komponensei el vannak választva, és ez működteti a jelenlegi atomerőműveket.

Szaharovnak, aki 1975-ben elnyeri a Szovjetunióban zajló demokratikus reformok védelméért a Nobel-békedíjat, már sikerült mindkét folyamatot összekeverni az atomhasadásban és a fúziós bombákban. A tervezés olyan eszközökhöz vezetne, mint a cári bomba, ami a legerősebb atomeszköz, amelyet valaha felrobbantottak.

Nyolc évvel később Szaharov és Tamm megérintette azt az álmot, hogy a termonukleáris fúzió teljes energiapotenciálját megragadják legújabb tokamak prototípusukban, a T-4-ben.

Azóta a fúzió nagyszabású megszelídítésének álma nem szakadt el azoktól a kör alakú kemencéktől, amelyek mérete és ereje egyre növekszik. Az ITER a tokamak Titanicja lesz, átmérője 29 méter. Benne 150 millió Celsius-fokot érnek el, amellyel a deutérium és a trícium, a hidrogén két változatának magjait összeolvasztani lehet. Ha minden jól megy, a megtermelt energia mennyisége tízszer nagyobb lesz, mint az indításához szükséges, amit a szakértők q = 10-ként fejeznek ki.

A gyűrű oldalán a kicsinyes Ignitor sokkal többre vágyik. A plazma gyulladásának elérése elérné a végtelennel egyenlő q értéket, vagyis a fúziós reakció önmagát táplálná, anélkül, hogy külső bemenetre lenne szükség. Az Ignitor erőssége az elektromos áram koncentrációja a plazmában. Ennek az erősen töltött részecskékből álló anyagnak négyzetméterenként csaknem 16-szor nagyobb az áramárama, mint az ITER belsejében. Hatalmas energia-hozzájárulása ellenére a plazma törékeny anyag, amely eloszlik, amint az pokoli hőmérséklet jelentősen csökken. Ennek elkerülése érdekében az ITER és az Ignitor erőteljes mágnesekkel fogja szabályozni a plazma részecskék töltését. Az Ignitor által létrehozott mágneses mezők majdnem háromszor nagyobbak lesznek, mint az ITER, és több mint 300 000-szer erősebbek, mint a Föld mágneses tere. A gyújtó a Troitski Fúziós Kutatási és Innovációs Intézetben (TRINITI) lesz, közvetlenül az orosz főváros mellett. Ez a Kurchatovhoz csatolt központ az orosz Velikhov által a szovjet időszakban kitalált és 1987 óta pénzhiány miatt inaktív TSP tokamaknak ad otthont.

A gyújtó lesz a feltámadásod. Ha működik, a gép ismeretlen terepre kerül. Senki sem tudja, hogyan viselkedik a meggyújtó plazma, vagy ha kontrollálható, hogy fenntartsa és energiát nyerjen belőle. Coppi szerint onnantól kezdve minden elgurulna. "A gyújtás elérése után kísérleti reaktorunk anyagait felhasználva létrehoznánk üzemeket és elkezdnénk energiát termelni" - mondja reménykedve.