Fizikai Szemle 2001/4. 130.o.

AZ EURÓPAI FÚZIÓSENERGIA-KUTATÁS FONTOSSÁGA -
az Európai Fizikai Társaság állásfoglalása

Az Európai Fizikai Társaság (EPS) független testület, amelyet a nemzeti fizikai társaságok, más testületek és egyéni tagok támogatása tart fenn. Több mint 80000 tagja van, szakértői tanácsokat ad bármely a fizikával kapcsolatos kérdésben. Az EPS célja az európai fizika és fizikusok segítése.

Az energia a modern társadalom egyik legalapvetőbb szolgáltatása. A fosszilis tüzelőanyag-készletek rövidesen kimerülnek, ezen kívül hozzájárulnak a globális felmelegedéshez, ezért a kutató és fejlesztő (K+F) tevékenység halasztást nem tűrő feladata helyettesítésük más biztonságos, tiszta és bárhol elérhető anyagokkal. Ezen a téren a magfúzió ígéri a legnagyobb sikert. Célunk hogy hangsúlyozzuk az európai fúziós kutatások fontosságát, és ismertessük a jelenlegi helyzetet azért, hogy a kormányokat ösztönözzük: hozzanak kedvező döntéseket ezen a téren:

Modern ipari társadalomban elsőrendű fontosságú az energia. Az energiaellátás nagyon súlyos problémává vált a hetvenes évek válságjelenségeit idéző meredek olajáremelkedés miatt. A modern ipar elsősorban a szállítástól és a biztonságos energiaellátástól függ, de kultúránk és civilizációnk is az olcsó energia függvénye. Az első világ erkölcsi kötelessége, hogy a harmadik világ számára lehetővé tegye az emberhez méltó, civilizált életet, aminek legfontosabb előfeltétele a minőségi energiaszolgáltatás. Békés világban az életszínvonalnak mindenütt olyannak kell lennie, mint most a fejlett ipari országokban, ezért a jövőben nőni fog az energia iránt mutatkozó igény, amit nem kompenzálhat az energiatermelés és felhasználás hatásfokának növekedése. Fő hajtóerő a népességszaporulat és - elsősorban a harmadik világban - a gyors gazdasági és műszaki fejlődés. Jelenleg a Föld energiaellátásának alapját a fosszilis anyagok (olaj, szén, földgáz) képezik. A kőolaj- és földgázkészletek viszonylag rövid idő múlva kifogynak - az olaj várhatóan a 21. század első felében, míg a földgáz a század végén. Kőszénből aránylag könnyen kitermelhető, jelentős mennyiségű tartalékok állnak rendelkezésre. Komoly következményekkel jár az olcsó kőolaj elfogyása, mivel egész szállítási rendszerünknek ez az alapja.

Elektromos energia hiányában majdnem teljesen megbénulna a nyugati világ köz- és magánélete. A fosszilis anyagok égetése miatt nő az üvegház-gázok mennyisége a légkörben, sok jel mutat arra, hogy ez már most megzavarta a Földre érkező és az onnan kiinduló sugárzás egyensúlyát. Ezért fontos, hogy a jövő energiaellátása érdekében minden ésszerű lehetőséget tekintetbe vegyünk, ideértve a fúziós energiát és a környezetet nem szennyező új forrásokat. Állásfoglalásunkban csak a nehézhidrogén-fúziót tárgyaljuk, elsősorban az európai fejlesztéseket, az európai fúziós kutatások rendszerét, jelenlegi helyzetét és a várható lépéseket.

A Nap és a csillagok energiáját adó nukleáris fúzió esetében teljesíthetők a technikai biztonság, a környezetvédelem és a fenntarthatóság szempontjai. Hosszú távon működő báziserőműveket alapozhatunk rá, lehetőség nyílik hidrogént használó szállítási rendszerek megteremtésére. A nyersanyag deutérium és lítium, ezek egyenletes eloszlásban találhatók a Földön.¹ Évszázadok múlva sem mutatkozik ezekben hiány, akármilyen bőkezűen használják is fel ezt az energiát. Mindenre kiterjedő alapos tanulmányokat végeztek a biztonsági és környezeti hatásokról, amelyek bizonyították a fúziós energia kedvező paramétereit. A radioaktív trícium közbeeső termékként jelenik meg a fúziós erőmű magjában: Részletes vizsgálatok kiderítették, hogy ez az anyag biztonságosan benn tartható a berendezésekben. Lehetetlen a reaktor megszaladása, mert alapvető fizikai törvények szerint a plazmában a teljesítménynek meghatározott csúcsértéke van, amelyet nem lehet túllépni. Hozzá kell tenni, hogy a fúziós reaktor magjában egyidejűleg csak kevés - néhány percnyi égéshez elegendő - fűtőanyag van. A kevés fűtőanyag bomlási hője kicsi, ezért még a hűtés teljes kimaradása esetén sem olvadhat meg a berendezés. A fúziós reaktorban keletkező radioaktív anyag sugárszennyezése a rövid bomlási idő miatt csekély - nagyjából akkora, mint a szénerőművek hamujáé. A fúzióból származó radioaktív hulladék tehát nem hat károsan a jövő generáció egészségre.

Ellenőrzött fúziós kutatások az ötvenes években kezdődtek. Az Európai Fúziós Program elindítása 1957-ben az Európai Atomenergia Közösség (EURATOM) alapításával kezdődött, ez egyesítette a főbb nemzeti kutatási törekvéseket. A kutatások főiránya már kezdetben a fúziós reaktor létrehozása volt. A Tanács fogalmazta meg a program alapelveit: a cél egy gazdaságilag is kifizetődő “biztonságos, környezetbarát reaktor-prototípus létrehozása". Ez az összehangolt, reaktor-orientált program alapozta meg, hogy Európa főszereplő lett ezen a területen.

Az Európai Fúziós Program kutatás-fejlesztési stratégiája arra irányult, hogy egyetlen nagy, központi berendezés épüljön amelyhez számos, a tagországok kutatói által működtetett speciális kis és közepes mérőeszköz csatlakozik. A tokamak elven működő központi egységet, az Egyesült Európai Tóruszt (JET) a hetvenes években kipróbálták Angliában, 1983-tól működik, és a tervek szerint legalább 2002-ig működőképes lesz. Azzal, hogy a fő fúziós kutatásokat a JET-en végzik, elérték, hogy ez a világon a legrangosabb ilyen eszköz, és ennek következménye, hogy Európa lett a fúziós kutatások világközpontja.

Jelentős fúziós energiát állítottak elő a JET-ben deutérium/trícium plazmában. Rövid időre majdnem sikerült az energetikai null-egyenleget elérni, azt az állapotot, amikor a kimenő teljesítmény egyenlő a betáplálttal. Ez szükséges ahhoz, hogy a fúziós energiát termelő plazmaállapotot fenn lehessen tartani. A is bebizonyosodott, hogy a JET-típusú fúziós berendezések biztonságosan működtethetők trícium-üzemanyaggal, a radioaktív folyamatokat távirányítási technikával tartósítani, illetve szabályozni lehet. Japán, USA és Oroszország hasonló fúziós programokon dolgozik; kisebb méretű kutatások folynak Dél-Koreában és Indiában is.

A JET, valamint más európai és Európán kívüli kísérletek jelentős sikerein felbuzdulva a fúziós közösség készen áll a “Next Step" (Következő lépés) végrehajtására: olyan nagy berendezést készít, amely reaktorfeltételek között nagy teljesítményű fuzionáló plazmát állít elő, ezzel megvetik az alapját egy demonstrációs elektromosenergia-termelő fúziós reaktor működtetésének. A Next Step az ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor) terv része, amelyben részt vesz az EU (és Kanada), Japán, Oroszország, és az Egyesült Államok. A partnerek közreműködésével átdolgozott ITER-terv neve ITER-FEAT. Ennek részletei készen vannak, elkezdődhet az építkezés; a költségek a számítások szerint körülbelül 3,5 milliárd euróra rúgnak. Ez lesz az első olyan berendezés, amelynek magja égő plazma. A terv keretében meg kell építeni azokat az eszközöket is, amelyekkel a plazmaállapot kezelhető. Kipróbálják az összes speciális fúziós technikai eljárásokat, amelyeket egy később létrehozandó fúziós erőműben alkalmazni fognak; Itt kapcsolódik össze a fúziós fizika és a fúziós technika. Az ITER után DEMO lesz az utolsó lépés, ebben bebizonyítják, hogy lehetséges fúziós eljárással elektromosság előállítása és a környezeti szempontok összeegyeztethetők a gazdaságossággal. ITER-FEAT-tal párhuzamosan folyik az erőmű technológiai előkészítése, azaz olyan anyagok kiválasztása, amelyek elviselik a nagy neutronfluxust és a radioaktivitásuk is alacsony.

Világos, hogy az előbb vázolt hosszú távú tervekhez, a fúziós energia terén megvalósítandó fejlesztésekhez jelentős anyagi támogatás szükséges. Az EU Fúziós Program legfőbb feladatának továbbra is a fúziós reaktor létrehozását kell tekinteni, ehhez pedig az szükséges, hogy a közeljövőben a Next Step, ITER-FEAT keretében meghozzák a szükséges döntéseket. Az EURATOM hat keretprogramjában dönteni kell a megtervezéséről.

2000. november 6.

______________________