Megkezdődött a világ első kísérleti termonukleáris reaktorának, az ITER-nek az építése a Marseille-től 65 km -re található dél -franciaországi Cadarache Kutatóközpontban. Az ünnepséget a Csillagok háborúja film zenéjének hangjaira Emmanuel Macron elnök nyitotta meg.

A tudósok szándékosan mesterséges Napnak nevezik az ITER -t. Egy 10 emeletes épület méretű  - 30 méter magas és ugyanolyan átmérőjű -vákuumkamrában ipari méretű berendezésben tervezik reprodukálni a csillagunkat is energizáló magfúzió folyamatát.

Oroszország nemcsak az ambiciózus tudományos projekt egyik fő partnere, hanem a legrégebbi résztvevője is. A termonukleáris reaktor elképzelése - amelyet most, túlzás nélkül mondható, az egész világ próbál megvalósítani - a Kurcsátov Atomenergia Intézet szovjet tudósainak találmánya.

Elméletileg a termonukleáris fúzió kimeríthetetlen energiaforrás. Csupán néhány gramm hidrogén-üzemanyag elegendő ahhoz, hogy több ezer otthonnak biztosítson hőt és áramot, és egy ananász méretű "brikett" 10 000 tonna szenet helyettesíthet. Ugyanakkor a hagyományos hő- vagy atomerőművektől eltérően a fúziós reaktor nem szennyezi az atmoszférát üvegházhatású gázok kibocsátásával, és nem hagy maga után mérgező radioaktív hulladékot.

"Az Univerzum és a csillagok inspiráltak minket, ahol a termonukleáris fúzió több milliárd évre előre kitermeli az energiát" - jelentette ki Bernard Bigot, az ITER vezérigazgatója.

A projekt résztvevői hangsúlyozzák: az ITER kísérleti reaktor. Ez nem termonukleáris erőmű, hanem egy példátlan fizikai kísérlet helyszíne.

Ha azonban minden a terv szerint halad, a kísérlet meghatározza bolygónk összes energetikai kérdésének jövőjét.

"Az ITER egy elképesztő tudományos projekt. Egyesítette az egész világot a tiszta és megújuló energiaforrás, a jövő energiájának előállítása érdekében" - mondta Ian Chapman, a brit atomenergia -ügynökség vezetője - a BBC -nek. Lehetőség ez arra, hogy a termonukleáris fúziót lehozzuk a Napról a Földre."

“Szputnyik, kaviár, vodka, tokamak^[1]”

Az ITER az emberiség történetének a legnagyobb tudományos építkezése. 35 ország vesz részt a kísérletben: India, Kína, Oroszország, USA, Dél-Korea, Japán és az EU-országok (pl. Nagy-Britannia és Svájc) - ez a teljes világgazdaság 80% -a és a világ népességének több mint a fele.

Ugyanakkor minden részt vevő ország elismeri, hogy a termonukleáris reaktor orosz találmány. Maga a "tokamak" szó (így nevezik a reaktor típusát) is egy orosz rövidítés: toroid kamra mágneses tekercsekkel. (тороидальная камера с магнитными катушками)

"A Tokamak egy olyan plazma fánk^[2], amelyen keresztül az áram folyik" - magyarázza Anatolij Kraszilnyikov, az orosz ITER ügynökség vezetője a BBC-nek. "Egyike azoknak a szavaknak, amelyeket az egész világ megtanult szovjet, orosz tudósok jóvoltából. Szputnyik, kaviár, vodka, tokamak - minden külföldi érteni fogja ezeket a szavakat fordítás nélkül is."

Anatolij Kraszilnyikov több mint 40 éve foglalkozik termonukleáris fúzióval (vagy ahogy a szakemberei hívják: "termojád^[3]"-dal). 1981-ben a Moszkvai Fizikai Technológia Intézetben^[4] diplomázott, és utána a Kurcsatov Intézethez ment dolgozni. 1985-ben pedig az Egyesült Államok és a Szovjetunió között történelmi megállapodást írtak alá egy tokamak rendszerű berendezés közös építéséről.

"Gorbacsov és Reagan megállapodtak abban, hogy közösen fogják felépíteni a reaktort, hogy demonstrálják, a két nagyhatalom nemcsak hidegháborúban harcol egymás ellen, hanem együtt is tesznek valamit, közös tudományos projekteket valósíthatnak meg" - emlékezik vissza Kraszilnyikov. Nemsokára csatlakozott Japán és az Európai Unió is.

A hidegháború befejeződése után az Egyesült Államok egyoldalúan elállt a megállapodástól - remélve, hogy amerikai finanszírozás nélkül a projektet lehetetlen lesz folytatni. A többi partner azonban folytatta munkáját - ráadásul India, Kína és Dél-Korea is csatlakozott a tokamak fejlesztéséhez. Washingtonban úgy tűnik, rájöttek, hogy rosszul számoltak.

"Akkor az USA visszakéredzkedett, és úgy emlékszem, hogy 2004-ben visszafogadtuk őket" - mondja Anatolij Kraszilnyikov. "Tehát, ha most újból kilépnek, akkor is megleszünk valahogy. Amúgy a projektet nem ők határozzák meg, és hozzájárulásuk a projekt sikeréhez nem kulcsfontosságú.”

Miután a francia Cadarache -t jóváhagyták a reaktor építésének helyszínéül, az Európai Unió vette át a finanszírozás nagy részét (45%). A részt vevő országok, köztük Oroszország és az Egyesült Államok, a fennmaradó költségeket egyenlően osztják fel.

Ez - a Földre szállt Nap

A tokamak üzemanyaga kétféle hidrogén (izotópoknak nevezik őket) - a deutérium és a trícium. A kőolaj-, gáz- és uránérccel ellentétben mindkettő tartaléka gyakorlatilag korlátlan: az egyik ipari méretben a világ-óceán vizéből, a másik, egy meglehetősen egyszerű reakció eredményeként, lítiumból készül.

Több száz tokamakot hoztak létre a világon, de az ITER az első reaktor, ahol a termonukleáris fúziót a tervek szerint maga a plazma égési láncreakciója fogja támogatni. Ehhez a hidrogént kell "csak" több millió fokra felmelegíteni és valahogy ezt a hőmérsékletet megtartani, nem engedve, hogy az izzó plazma szétszóródjon.

„Ez a Földre szállt Nap, csak 10-szer magasabb hőmérsékleten - magyarázza Anatolij Kraszilnyikov. - Mivel a Nap egy hatalmas golyó, a gravitáció miatt egybetartja magát, viszont mi ehhez mágneses mezőt használunk.  Ezt a mágneses falat semmi nem tudja szétolvasztani, átégetni - ez a szovjet találmány egyedülállósága."

Hogyan működik a reaktor

• Néhány gramm deutériumot és tríciumot, hidrogén izotópokat injektálunk a tokamak üreges gyűrűjébe.
• A hidrogén több millió fokos hőmérsékletre felmelegszik, plazmává alakul – ez ionizált gáz, amelyben elektronok szakadnak le az atommagokról
• A 10 ezer tonna össztömegű szupravezető mágnesek által biztosított mágneses mező tartja a plazmát és alakítja azt
• Amikor a hőmérséklet eléri a 150 millió fokot (ez tízszer melegebb, mint a nap hőmérséklete), beindul a termonukleáris reakció
• A deutérium és a trícium atomok egyesülve egy hélium-4 atomot és egy neutront képeznek, amelynek hatalmas energiája van (kb. 3,5 MeV^[5]).
• A neutronok elhagyják a mágneses csapdát, és mozgási energiájuk miatt felmelegítik a tokamak falaiban áramló vizet
• A víz gőzzé válik, amely forgatja a turbinákat

A tudósok szerint a termonukleáris reaktor abszolút biztonságos, mivel ott egyszerűen nincs minek felrobbanni.

"Baleset esetén a plazma fánk egyszerűen kialszik, és újra meg kell gyújtani" - állítja Anatolij Kraszilnyikov. "Az ITER plazmájának hőmérséklete körülbelül 200-300 millió fok. Még akkor sincs nagy baj, ha megtörténik, hogy a mágneses tér nem képes tartani a plazmát, és a plazma kifröccsen a reaktor falára, mert akkor a hőmérséklet azonnal nagyságrenddel csökken - és a reakció egyszerűen leáll. "

Mindaz – amit csak az emberiség létrehozott

Minden szakértő egyetért abban, hogy a világ egyetlen országa sem képes egyedül ezt a grandiózus projektet végrehajtani. És nem is a pénzről van szó, hanem a tudósok által a nemzetközi együttműködés keretében kifejlesztett egyedülálló know-how-ról.

"Lényegében ez a technológiailag fejlett országok klubja, amelyek mindegyike a saját technológiáját hozta be a projektbe." - állítja Anatolij Kraszilnyikov. Mi kitaláltuk a tokamak-ot, valaki kitalálta a mágneses falat, valaki a kiegészítő felmelegítést, mások a jobb injektálási mechanizmust és voltak, akik a szupervezetőket.... Az ITER pedig összehozta mindazt, amit csak az emberiség létrehozott."

Például egy reaktor mágneses tekercsei. Mindegyik egy négyemeletes ház méretű és 360 tonna. A szupravezetés megteremtése érdekében a mágneseket folyékony héliummal -269 Celsius fokig hűtjük.

A 13 méteres középső mágnesszelep súlya 1000 tonna, és olyan mágneses mezőt hoz létre, amely elég erős ahhoz, hogy a repülőgép-hordozó anyahajót a levegőbe emelje.

A rendszerek nagy része egyszerre több partnerrel együttműködve jött létre. Például a kedden összeszerelt alkatrészek egyikét Oroszország irányítása alatt hozták létre - vagyis orosz kutatók fejlesztették ki Szentpéterváron (a Jefremov Elektrofizikai Berendezések Kutatóintézetében) -, de németországi alvállalkozók szerelték össze.

A partnerségi megállapodás szerint az ITER valamennyi tagállamának a tokamak és az építés során használt összes technológia használatában egyenlő jogai vannak. Valamennyi részt vevő ország a projektből való kilépés esetén ki van téve annak a veszélynek, hogy tudományosan elszigetelt lesz.

Megjegyezzük, hogy senki sem szándékozik kilépni. A projekt résztvevői szerint az ITER egyben egyedülálló társadalmi kísérlet is: amikor a különböző kultúrájú, eltérő mentalitású emberek együtt dolgoznak, akkor egymástól tanulnak és megértik, hogyan kell egymással kommunikálni - és ez nem kevésbé fontos, mint minden más, ami a projekttel kapcsolatos.

"Országaink biztosan átélik a kapcsolatok politikai értelemben vett felmelegedését és lehűlését – mondja Anatolij Kraszilnyikov - azonban az ITER intézet olyan lendülettel halad előre, mint egy jégtörő hajó."

Az BBC News orosz nyelvű honlapján az alábbi hivatkozáson található az eredeti, orosz nyelvű cikk:

 "Спутник, водка, токамак". Во Франции начали строить искусственное солнце - BBC News Русская служба

megjelent 2020. július 28.

Az ITER-ről magyarul a wikipédián is olvashatunk: https://hu.wikipedia.org/wiki/ITER .

A francia wikipédia cikk adja a legtöbb infot a kérdésről, érdemes egy deepl fordítóval elolvasni. Franciaországban, az idős emberek mind várják a magfúzióval előállított energiát, náluk kifejezetten népszerű volt a múltban is az elképzelés, így nem véletlen, hogy náluk építették fel a kísérleti példányt.

Fordította: Péter János

^[1]  A TOKAMAK mozaikszó az orosz токомак latin átiratából származik, ( токомак -  тороидальная камера с магнитными катушками) ami mágneses tekercsekkel ellátott gyűrű-alakú kamrát jelent.
A tokamak olyan berendezés, amely egy tórusz alakú, elektromágnes által létrehozott mágneses mezőben képes a magas hőmérsékletű plazma tárolására. A 100 millió °C hőmérsékletet is elérő plazma hagyományos tárolókban nem helyezhető el, hiszen nincs olyan szilárd anyag, amely ekkora hőmérsékletet kibírna. A tokamak ezt a problémát egy erős mágneses tér segítségével oldja meg, a plazma ebben a térben lebeg.

^[2] A torroid kamrát úgy képzelhetjük el, mint egy gyűrű alakú fánkot, süteményt, aminek a belseje üres.

^[3] Az orosz intézet szakértői maguk között így nevezik a termonukleáris fúziót

^[4] MFTI vagy “Fiztyeh” néven közismert egyetem.

^[5] Az elektronvolt egy SI-mértékegységrendszeren kívüli, csak az atom-, mag- és részecskefizikában, illetve a csillagászatban használható energia-mértékegység. Jele: eV. Használhatók vele az SI-prefixumok ( MeV = 1 millió eV).