Címlap » Vezető » Főoldal » Lehozzák-e a fizikusok a Napot a Földre?

Lehozzák-e a fizikusok a Napot a Földre?

Dr. Karácsony János fizikus válasza az EME Természettudományi Szakosztálya május 25-i előadásán.

Havi előadóülését tartotta az EME Természettudományi Szakosztálya május 25-én az Erdélyi Múzeum Egyesület székházában. Az előadó dr. Karácsony János fizikus volt. Előadásának címe: Lehozzák-e a fizikusok a Napot a Földre? (A szabályozott magfúziós kutatások jelene és jövője).

A XX. század gyors ipari fejlődése hatalmasra növelte a modern társadalmak energiaigényét, amelyet eddig leginkább fosszilis energiahordozók (szén, szénhidrogének) elégetésével fedeztük. Általánosan elfogadott vélemény, hogy évszázados távlatban ez – sem a források kimerülése, sem a jelentős szén-dioxid-kibocsátás miatt – nem folytatható.

A nukleáris energetikával foglalkozó kutatók régi álma, hogy a Nap energiaforrását, azaz a könnyű atommagok egyesítéséből (fúziójából) nyerhető energiát az emberiség szolgálatába állítsák. A mai, atommaghasadáson alapuló erőművekhez hasonlóan így sem termelnénk szén-dioxidot, és a kiindulási anyagok egyenletesen elosztva, korlátlanul rendelkezésre állnak. A szabályozott magfúzió már ötven éve intenzív kutatások tárgyát képezi, de a felmerült fizikai és technikai problémák akadályozták a végleges megoldás megtalálását. Az utóbbi néhány évben mind a technikai lehetőségek, mind a fizikai jelenségek megértése nagyot fejlődött. Ebben a kétrészes cikkben áttekintjük a téma történetét, a kutatások mai állását és a következő évek várható fejleményeit.

A nukleáris energiatermelés azon alapszik, hogy az atommagokban az egy-egy nukleonra (protonra vagy neutronra) eső kötési energia az 50-es tömegszám (a vas atommagja) környékén a legnagyobb, ezek tehát a legerősebben kötött atommagok. Az ennél nagyobb atommagok kisebbekre hasításával növekszik a kötés erőssége, és így energia szabadítható fel. Ezt a folyamatot használják a mai nukleáris erőművek.

A másik energiafelszabadítási lehetőség szerint kis atommagokat egyesítünk nagyobbakká, ahogy a Napban is zajlik. Ezt nevezzük magfúziónak. Sajnos, ez a folyamat csak akkor következik be, ha az atommagok nagyon közel kerülnek egymáshoz.

Az atommagok pozitív elektromos töltéssel rendelkeznek, így egymást taszítják: csak akkor tudnak egymás közelébe férkőzni, ha elég nagy sebességgel ütköznek össze. A részecskék gyors mozgása azt jelenti, hogy magas a közeg hőmérséklete, mégpedig a számítások szerint körülbelül 100 millió Celsius-fok. Ilyen forró anyagot nem lehet semmilyen tartályban tárolni, mivel az anyaga elpárologna. Ezen a hőmérsékleten a részecskék intenzív ütközése még az elektronokat is leszakítja az atommagokról, és az atomok szétesnek szabad atommagokra (ionokra) és elektronokra. Ezt az atommag-elektron levest hívjuk plazmának. Emberi szemmel a plazmaállapot különlegesnek tűnik, pedig a világegyetem nagy része plazmaállapotban van. Napunk is óriási plazmagömb, amelyben a forró anyag egyben tartásáról a hatalmas gravitációs erő gondoskodik. Olvasható többek között Zoletnik Sándor e témára vonatkozó tanulmányában.