SG.hu·2013. október 8.

Pozitív lett a magfúzió energiamérlege

Roppant fontos mérföldkövet léptek át egy amerikai kutatólaboratórium tudósai az önfenntartó magfúzió eléréséhez vezető úton.

A BBC News jelentése szerint a kaliforniai Lawrence Livermore Nemzeti Laboratórium irányított termonukleáris fúziót "begyújtó" szerkezetében (National Ignition Facility, NIF) szeptember végén végzett kísérlet során először sikerült elérni, hogy a fúzió folyamán kiszabadult energia meghaladta az egyesülő atommagok által elfogyasztott energia mennyiségét. A magfúzióban két kisebb atommag egyesül egy nagyobbá. Ha a reakcióban résztvevő elemek könnyebbek a vasnál, akkor a folyamat óriási energia felszabadulással jár, ellenkező esetben energiát kell befektetni. A Nap is - akárcsak a csillagok - fúzió segítségével "működik": hidrogénatomjai egyesülnek, aminek eredményeként héliumatommagok és hatalmas energia keletkezik.

A kamra belseje
A tudósok régóta kísérleteznek a fúziós folyamat hasznosításával, hiszen az korlátlan és olcsó energiaforráshoz juttatná az emberiséget. Ám mindeddig nem tudtak olyan életképes fúziós erőművet létrehozni - még kutatólaboratóriumi körülmények között sem -, amely több energiát termelne, mint amennyit az atommagok egyesülése igényel. A fúziós rendszer gyökeresen eltérne a hagyományos atomerőművektől, amelyek a maghasadás elve alapján működnek. A NIF-ben végrehajtott kísérlet most felerősítette a reményeket. A futballpálya-alapterületű, tízemeletes épületben üzemelő berendezés valójában egy százkilencvenkét független óriás lézernyalábból álló rendszer, amely a Napban és a csillagokban lejátszódó termonukleáris folyamatokat hivatott lemásolni, és ezáltal "tiszta" energiát szolgáltatni. A lézernyalábok nehéz hidrogénizotópok parányi gömböcskéjét célozzák meg, hogy beindítsák a termonukleáris reakciót.

A 2 milliméter átmérőjű gömböcskében szuperhideg hidrogén van
A 3,5 milliárd dolláros kutatóberendezést 2009-ben adták át, méghozzá azzal az eredeti célkitűzéssel, hogy 2012. szeptember 30-ig képes lesz olyan nukleáris fúziót produkálni, amely "nettó" energiát termel. A váratlanul fellépett technikai problémák miatt azonban a határidőt nem sikerült tartani, és a fúziós energiakibocsátás alatta maradt a matematikai modellekben beharangozott szintnek. Az ok részben az volt, hogy a rendszer hiányosságai miatt a bevitt energia nem jutott el teljes egészében a nukleáris fűtőanyaghoz a lézernyalábokon keresztül. Szakemberek a NIF által bejelentett sikert az utóbbi évek legjelentősebb érdemi eredményének tekintik a magfúziós kutatásokban, amely megadhatja a végső lökést az áttöréshez, az önfenntartó fúzió "beindításához": ez akkor valósul majd meg, ha a folyamat során legalább annyi energia szabadul fel, mint a lézernyalábok által szolgáltatott energia.

Minden egyes kisérlet előtt pontosan pozicionálni kell a lézereket
A termonukleáris fúzió során a hidrogén két nehézizotópja, a deutérium és tricium magjainak egyesülésekor héliumatommag képződik. Amikor ezek az izotópok magas hőmérsékleten egyesülnek, a tömegük egy kis része elvész, viszont óriási mennyiségű energia szabadul fel. Természetes körülmények között termonukleáris fúzió a csillagok belsejében zajlik, ahol az óriási gravitációs nyomás teremt kedvező feltételeket a 10 millió Celsius-fokon zajló folyamat számára. A Földön a jóval kisebb nyomás mellett a fúzió létrehozásához lényegesen magasabb hőmérsékletet, 100 millió fokot kell biztosítani. A NIF-ben a szélsőséges hőmérsékletet lézernyalábokkal hozzák létre, amelyek 1,8 megajoule energiával veszik célba a hidrogén nehézizotópjait.

Kapcsolódó cikkek és linkek

Egy évtizeddel később fogják beindítani az ITER-t, a világ legnagyobb fúziós erőművét Megdöntötték a fúziós energia előállításának rekordját Nagy áttörést értek el a fúziós energiában Közelebb jutottunk az önfenntartó fúzióhoz 20 másodperc a fúziós reaktor új rekordja Állandó mágnes dobhat nagyot a fúziós energián Fúziós atomreaktoron dolgoznak Másfél percig bírta a kínai fúziós reaktor

Hozzászólások

Jelentkezz be a hozzászóláshoz.

Utána meg energiát a kell befektetni, hogy a héliumot szétszedjük 2 hidrogénre?

Ráadásul drága is lenne - ez lemaradt. De legalább az ITER és társai is a legendás olcsóságukkal kérkedhetnek - melyeknek az energiatermelésre is alkalmazható (tehát nem proto version) változataik akár 100 év múlva.. Talán... Ha egyáltalán...

Érdekes elgondolás. Nem lennék ellene. De véleményem szerint a beszerezhetõség (elzárják-e az uráncsapot), az erõmû költségei (mennyit lehet elcsalelni belõle+tervezési és építési költségek), a biztonság (illetve a biztonságérzet), és a hulladék tárolása (kétszáz év vagy negyedmillió meg egy kicsi) is beletartozik az egész hóbelevancba, nemcsak az alapelv. De még mindig jobb megoldás lenne, mint a jelenleg használt alaperõmûvek többsége (ami legtöbbször szénerõmû).

Beköszönthet az az idõ is, amikor már megéri (mint jelen pillanatban az olajnál - már komplett hegyeket dolgoznak fel). Magas hõmérséklet, nagy mennyiség (magas sugárzás), eleinte akár gõzturbiná(ka)t is meg lehet a hulladék hõjével hajtatni. Egy ûrszondán nem férne el mindez (harminc tonna sugárzó anyag, hõcserélõk, turbinák), jó ha a hõelemeknek jut hely, amik legendásan magas hatásfokúak. Ráadásul a megújuló forrásokkal (szél, nap, blabla) szemben biztosabb energiaforrás lehetne - ha másra nem is lenne alkalmas, akkor esetleg csak \'távfûtésre\'.

Egyszerûbb megvenni az ecserin. De szerintem eléggé nehéz titkolni a NAEÜ elõl a dolgot, pláne ha legálisnak akarnak tûnni az üzemeltetõk.

Nem U233 akart lenni? Csak mintha egyel feljebb a dúsítatlan uránnal kapcsolatban adtál volna linket...

Ez is érdekes olvasmány a témában.

Részecskegyorsítós neutronforrás... megoldható, csak nagyon körülményes, energiaigényes, és inkább mást használnak. Tehát maradjunk a realitásnál és a hagyományos neutron forrásnál, ha kérhetem.

"A fûtõelemeknek meg a hátrányuk az, hogy azokból még jó eséllyel lehet olvadt izé -> kritikus tömeg->önfenntartó reakció, leolvadás a végén." Sok fajta reaktortípus van, és ez a kockázat mindegyiknél más. Ez a reaktortípus például dúsítás nélküli uránnal képes üzemelni, és gyakorlatilag nem tud leolvadni. Az üzemanyag nehézvízzel töltött nagy nyomású csövekben található. Mielõtt az üzemanyag meg tudna olvadni, a nehézvízzel töltött nagy nyomású csövek szétmennek, és leáll a láncreakció, mivel eltûnik a moderátor közeg.

"Némely ûrszondában érdekes módon mûködik... Szóval nem lehetetlen a dolog, csak egy kicsit macerás. Amúgy is rá kell pár évig ülni a bomlástermékekre, miért nem lehet ezt a lehetõséget kiaknázni?" Macerás ~ nem gazdaságos. Az ûrszondák energiaforrása a földön nem versenyképes.

"Amúgy gyors neutronokkal mibõl azt a Pu-t? Ez utóbbit csak a hobbi miatt kérdem... 😊" Úgy ahogy általában Pu-t állítanak elõ. Neutron forrásnak bármilyen fissziós reaktor használható, ezért bármelyikkel lehet Pu-ot gyártani.

"(ha nem lenne, már ezerszámra lenne az USA és az USSR területén Th reaktor)" Még egyszer megismétlem, bármelyikkel lehet gyártani, ezért logikusan az egyszerûbbet választják, ami nem a tóriumos. És lásd milyen a sors, nem csak technikailag egyszerûbb, hanem politikailag is, hiszen urán használatakor a plutónium keletkezése elkerülhetetlen, ezért lehet mosni a kezet, hogy õk nem plutóniumot gyártanak, az csak úgy magától gyártódott, a szemét. Ezzel szemben tóriumos reaktornál az IAEA föltenné a kellemetlen keresztkérdést: Mégis mi a faszt keres a reaktornál az U-238?

A tórium esetében pont a leggyakrabban (közel száz százalékban) elõforduló izotóp kerülne felhasználásra - ha használnák, azaz a Th232.

Az egy kapszula, kazetta, mittomén. Ami belül van, azt nem szívesen fogdosnák cérnakesztyûben - le merem fogadni egy korsó sörben.

Sajnos képtelen vagyok egy-két linkben összefoglalni a leírtakat egy olyan technológiáról, amit az atomenergia nagyjai (megalkotói||kiagyalói) is támogattak idestova hatvan-hetven éve, de még lópikula sem történt ez ügyben. Érdemes végig nézni a kísérleti reaktorok eredményeit(?), a Th232 neutronbefogása utáni bomlási sort, stb.

Minél többet tud meg az ember, annál inkább nem tudja pontosan megadni az információ forrását. Legalábbis nálam ez így mûködik.

Eltávolítása (pl.: Pu izotóp) vagy lekapcsolása (pl.:részecskegyorsító)? Nem mindegy. Vajon egy önfenntartó folyamat fékezése, vagy egy nem önfenntartó folyamat mûködésnek a leállítása járhat kisebb-nagyobb \'fennakadásokkal\'? Csak jelzem, hogy az utóbbi majd csak leáll valamikor.

Az üzemzavar az egy tág fogalom. Nem mindegy az, hogy földrengés és cunami jön, vagy csak egy tömítés döglik meg a szekunder körben. Az sem mindegy, hogy ilyenkor a komplett erõmû a mennybe megy (mehet), vagy majd csak kihûlik egyszer a mag, oszt beszántjuk a helyét - úgy ötszáz év múlva...

Az olvadékkal valóban ez a baj, a rudaknak meg ez a nagy elõnyük - mígnem ki nem borul a bili. Az olvadéknak az a nagy elõnye, hogy az olvadék - ez így is lesz, míg ki nem hûlik. A fûtõelemeknek meg a hátrányuk az, hogy azokból még jó eséllyel lehet olvadt izé -> kritikus tömeg->önfenntartó reakció, leolvadás a végén.

Véleményem szerint még mindig az egész ciklust kellene szem elõtt tartani, nem csak a reaktormagot. A ciklusba beletartozik az erõmû telepítési költsége, az üzemanyag által biztosított energiasûrûség, a fûtõanyag szállítása, a reaktor megszaladás elleni védelme (aka. biztonság), a kiégett üzemanyag pihentetése|eltemetése, stb. S ezeknek a költségvonzatai.

"A bomlástermékek hõjének a hasznosítása meg..."
Némely ûrszondában érdekes módon mûködik... Szóval nem lehetetlen a dolog, csak egy kicsit macerás. Amúgy is rá kell pár évig ülni a bomlástermékekre, miért nem lehet ezt a lehetõséget kiaknázni?

"Ha pedig valaki plutóniumot akar elõállítani..."
Nem, nem akar. Necces lehet a folyamat (ha nem lenne, már ezerszámra lenne az USA és az USSR területén Th reaktor). Inkább U233 az, amire gondolhattál, de az erõsen gamma-sugárzó, hadianyagnak nem frankó. Amúgy gyors neutronokkal mibõl azt a Pu-t? Ez utóbbit csak a hobbi miatt kérdem... 😊

Használhatatlan. De egy sima pukk az lehet belõle. Lsd.: piszkos bomba címszó alatt. Például.

http://www.youtube.com/watch?v=D3rL08J7fDA

http://www.youtube.com/watch?v=YVSmf_qmkbg

Legjobb tudomásom szerint a Tóriumnál sem teljesen mindegy hogy melyik izotópot töltjük be.

A TISZTA zsír-új urán fûtõelem inkább csak toxikus mint radioaktív (vannak képek ahogy csak úgy egy szál cérnakesztyûben tapizzák a friss paksi fûtõelemeket).

Amúgy nagyon szép dolgokat írtál, de érdekelne a forrás.

Miért biztonságosabb az, ha a neutronforrás eltávolítása állítja le a reaktort és nem a szabályzórudak. Probléma üzemzavarnál szokott lenni, akkor mindkettõ bukta.

Az olvadékkal olyan probléma is van, hogyha leáll, akkor körülményes az újraindítása. + az olvadék feldolgozása se egyszerû. A rudakat ezzel szemben szépen lehet pakolgatni.

A bomlástermékek hõjének a hasznosítása meg... inkább tároljuk csak biztonságban.

Ha pedig valaki plutóniumot akar elõállítani azt tóriumos reaktorral is megteheti, mert a mûködése során keletkezõ neutronsugárzást felhasználhatják plutónium tenyésztésre.

További bejegyzések a fórumban...