Óraparadoxon

ITER, Európa Bábel-tornya

Súlyos energia-gondok tornyosulnak az emberiség feje fölött.  Így van ez még akkor is, ha a felmérések szerint a Föld nyersanyagtartalékai még 50-100 évre elegendőek, akkor is, ha figyelembe vesszük a rohamosan növekvő fogyasztást.  Azonban egyre nagyobb nehézségekkel jár megszervezni és üzemeltetni az óriás volumenű bányászatot, az egyre hosszabb és sérülékenyebb útvonalon történő szállítást, a növekvő árakat stb.  Energia-forrásaink legnagyobb baja mégis az, hogy folyamatosan szennyezik, sőt rombolják a környezetet.  Tegyünk e téren egy rövid áttekintést. 

     A földgáz a legtisztább, legkellemesebb energiaforrás.  Jól szállítható csövekben, csővezetékekben.  Döntően fűtésre használjuk, és elégetvén évente fejenként sok tonna széndioxidot termelünk.  Fűteni azonban muszáj!  A nyersolaj sűrűbb fajtáit (pakura) is elégetik, villanyáramot és melegvizet termelve.  A finomított nyersolajból származó benzin mintegy 20%-ot tesz ki.  Ezt az autók (a robbanómotorok) égetik el.  Kb. 3 kg széndioxid lesz 1 liter benzinből.  (Az egészségre jóval károsabb szénmonoxid mennyiségileg jelentéktelen.) A kőszén a leginkább kártékony tüzelőanyag.  A széntüzelésű kazán széndioxidon túl kibocsát még kormot, port, kéndioxidot, arzént, nehézfémeket. 

     Az atomerőműveknek is igen jelentékeny a széndioxid kibocsátása.  Építésekor rengeteg vasat és cementet használnak fel, melyek előállításakor szenet vagy olajat égettek el.  Az urán, mint nukleáris fűtőanyag, viszonylag jól kezelhető, azonban hasadási termékei igen aktívan és leállíthatatlanul sugároznak.  E miatt, no meg a véletlen üzemi balesetek miatt az atomenergia az 1980-as években  fekete- listára került. Mára  a  szakemberek  belátták, hogy még  mindig ez a legkisebb rossz. 

     A világ energia-termeléséből csak néhány százalékot tesz ki a zöld-energia.  Vízierőművet csak ott érdemes építeni, ahol bőséges a vízhozam és van esése.  A napfény-cellák igen drágák, és a szélkerekek fajlagos beruházási költsége is magas.  A hőforrások kicsapódó ásványi sói eldugaszolják a hőcserélőt.  Sok km mélyre vizet sajtolva valóban előállítható forró gőz, de az eljárás bizonytalan és költséges.  Téves azt hinni, hogy a hidrogén energiaforrás. Pusztán egy heves természetű energia-tároló, melyet a hagyományos energiák konvertálásával állítanak elő.  Sajnálkozva bár, de ki kell mondanunk, hogy a dolgok jelenlegi állása mellett nem a zöld energia jelenti a kiutat. 

     A fent leírtak ellenére nem reménytelen az energia probléma megoldása.  Sőt, távlatilag ragyogóak a kilátások.  Rengeteg vizünk van, és már igen kevés víz is rengeteg energiát rejt magában. Persze nem vegyi energiát hordoz, hanem magenergiát.  A víz hidrogénből és oxigénből áll, melyből a hidrogén az, ami alkalmas magfúzióra.  Pontosabban nem a közönséges hidrogén, hanem annak izotópjai, a deutérium és a trícium.  Ezek 1 illetve 2 neutront is tartalmaznak.  A vízben van némi deutérium, és ez a vízbontásos ipari technológiák mellékterméke.  A tríciumot lítiumból szokás előállítani. 

     A Napban ez utóbbi elemek egyesülnek, miközben roppant sok energia szabadul fel.  Túl sok is, ha a Föld túlmelegedésére gondolunk. Az atommagok azonban ellenállnak az egyesítésnek, mert taszítják egymást.  A Nap belsejében igen magas a hőmérséklet, (14 millió fok).  Ott a hőmozgás miatt az atommagok nagy sebességgel egymásba rohannak. E természetes atomreaktor jó működéséhez szükség van arra is, hogy mérete és tömege ilyen nagy legyen (1,4 millió km és 2*1030 kg).  Ez biztosítja a nagy belső nyomást illetve sűrűséget, másrészt a megfelelően nagy hőleadó felszínt.  A felszín 6000 fok hőmérsékletű,  melynek  következtében  a Nap a központban termelt energiát főként hő és fény formájában sugározza ki a világűrbe. Egy tízszer kisebb Nap felszíni hőmérséklete cca. 20 000 fok lenne.  Kéknek látnánk, bár leginkább az ultraibolya tartományban sugározna. 

     Lehetséges, hogy más módon is egyesíthetők a deutérium atommagok.  Például palládium-katalizátor segítségével.  Mint ismert, a vas-nikkel elem-családba tartozó fémek nagyon nyelik a hidrogént.  Olyan sokat elnyelnek, amennyi nem férhet el a fématomok közötti résekben. Egyetlen ésszerű magyarázat az lehet, hogy a hidrogénatom szétválik elektronra és atommagra, esetünkben protonra.  Önmagában mindkét részecske igen kicsi, szinte bármennyi beleférhet belőlük a kristályrácsba.

    Az atomok szubatomi részecskéinek különválása egyébként nem egyedi jelenség.  Például ionizált hidrogénatomok esetén sem lehet ezt másképp elképzelni, mint úgy, hogy átmenetileg magára marad a hidrogén atom magja, és messzire elkóborol egyetlen elektronja. Ez rendszeresen előfordul elektrolízis során, de előfordulhat levegőben is.  Napszél esetén pedig ez a természetes állapot.  Külön repülnek a protonok, és külön az elektronok.  Egyébként az elektronok önállóan repkednek a fémek kristály rácsaiban, mert a fématom legkülső héjat elhagyja néhány elektron. Nyilván energetikailag ez a kedvezőbb állapot számukra.  A fématom magja azonban így sem marad meztelen, mert több rétegű elektron burka illetve sok elektronja van.  Más a helyzet a hidrogén atomnál.  Az atommag egyedül marad, ha egyetlen elektronja elhagyja. 

    A palládium kristályrácsaiba behatoló elektronok és protonok nem érintkeznek a fém atomjaival, elektromágneses erők tartják lebegésben a mikro-tér energetikai gödreiben. A kristályrácsban a behatoló protonok nagyon közel vannak egymáshoz, így tehát nem elképzelhetetlen két  közeli proton egyesülése, pláne, ha elektromos árammal is besegítenek.   Kísérletek  mutatják, hogy ilyenkor  többlet energia keletkezik.  A jelenség neve hidegfúzió, avagy magfúzió szoba hőmérsékleten.  Meglehet azonban, hogy ez nem is magfúzió, hanem a vákuum energiájának megcsapolása. Esetleg hidrínó keletkezés. Az eredmény oldaláról nézve ez nem lényeges kérdés.  Az a lényeg, hogy találjunk bármilyen folyamatot, amely kivezet bennünket az energiaválságból. 

A tudományos világ azt az utat választotta a magfúzió létrehozására, hogy lehozza a Napot a földre.  Sőt, túl kell licitálnia a Napot, mert 100 millió fok hőmérsékletet kell létrehozniuk légritkított plazmában.  Ez a minimum-feltétele annak, hogy beinduljon a deutérium-trícium fúzió mely héliumot, neutront és rengeteg energiát termel. Hogy belekóstoljunk a feladat nehézségeibe, jó tudni, hogy bármilyen hatalmas áramot vezetünk át a plazmán, nem sikerül azt 1-2 millió fok fölé hevíteni. 

     A deutérium-trícium keverékből álló plazmát elő lehet állítani egyenes csőben, körgyűrűben, vagy megcsavart körgyűrűben.  Ez utóbbi változat tűnik legeredményesebbnek, TOKAMAK a neve.  Immáron sok tucat TOKAMAK -ot építettek meg a világ tudományosan fejlett régióiban az elmúlt évtizedek során.  (Hazánkban is van egy kicsi.)  Ezek még csak kísérleti berendezések, az energiát nem termelik, ellenkezőleg, éppenséggel nyelik.  Nemcsak a plazma fűtésére kell energiát betáplálni, hanem a plazmát összetartó nagyon erős mágneses tér fenntartására is.  Ha hagyományos mágnes tekercsről van szó, akkor ennek áram ellátásához - például a legnagyobbnál, a JET nevűnél - akár egy kisvárosi  erőmű  teljesítménye  szükséges.  Ha  szupravezetőt használnak, akkor viszont meg kell oldani, hogy a sok millió fokos plazma hősugárzása ne melegítse fel a -270 fokon tartott szupravezető gyűrűket.  Nagy tudományos - technikai bravúr, sőt, maga a csoda, hogy a tudósok képesek voltak megoldani ezt a lehetetlenségnek tűnő feladatot.  Aki már próbálta, hogy közel ült tábortűzhöz vagy szalonnasütő parázshoz, az érezte milyen elviselhetetlen a  800 fokos hőmérsékletű parázs hősugárzása.  Ellőbb-utóbb kénytelen volt elhátrálni a tűztől.  Gondoljuk meg menyivel erősebb a 100 millió fokos plazma sugárzása, pláne ha figyelembe vesszük, hogy a kisugárzott energia a hőmérséklet 4.  hatványával arányos. 

A kísérleti TOKAMAK-ok sok sikeres rész-megoldással szolgáltak, miközben egyre több alig leküzdhető probléma merült föl. A keletkező hélium gátolja a további fúziót és nagyon nehéz eltávolítani.  A plazma szélét hűteni kell, de esetenként erre a plazma közepe melegedéssel válaszol. Be nem tervezett határfelületek, rétegek, valamint mikro-örvények keletkeznek.  Az utóbbiakra még semleges anyag esetén is nehéz számítógépes modellt alkotni, itt ráadásul erős elektromos és mágneses terek is jelen vannak.  A Larmor-mozgások lekövetése sem lehet gyerekjáték.  Ezek után nem lehet meglepetés, hogy a plazma néha váratlanul összeomlik.  Hasonlóan nehéz, bár jobban érthető probléma a berendezés falát képező acélcső hőterhelése.  A JET esetében a fal minden négyzetmétere annyi hőt kap, mintha 10 000 rezsó hevítené. 

     Az ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor) egy nagyra törő terv a meleg fúziós reaktorok fejlesztésének vonulatában.  A JET-nél kétszer nagyobb teljesítményűre építenék, míg a leküzdendő nehézségek várhatóan hatványozottan fognak jelentkezni.  A kezdeményezés európai, de maga a projekt nemzetközi összefogással valósulna meg.  Az USA hol benne van, hol kilép.  (Kilépéskor a pénzalap a felére csökken.)

     Az eddigi kísérleti tapasztalatok és eredmények tükrében nem csodálkozhatunk az amerikai tudósok habozásán.  Félő azonban, hogy a vártnál is több probléma merül fel.  Az egyik terület a mágnesesség. Aki nagyon jártas e terület szakirodalmában - nem csak a hivatalosban, hanem az un.  szamizdatban is - azt mondja*, hogy a méretek és az intenzitás növelésével a mágnesnek eleddig nem látott tulajdonságai fognak megjelenni.  A magam részéről** az elektromosság tájékáról sejtek rejtőző problémákat.  Vonzás, taszítás - de lehet, hogy nem ilyen egyszerű a jelenségkör. Bizonyára van még más is az elektromosság tarsolyában!  Egyáltalán nem zárható ki, hogy az ITER berendezés kísérleti célra sem lesz alkalmas.

     A fejlesztési és építési költségek várhatóan 10-20 milliárd dollárt fognak felemészteni.  Nem olyan nagy baj, ha ez a pénz a kitűzött cél vonatkozásában elvész.  Sokkal nagyobb összegek is mentek már kárba, illetve használták rossz célok érdekében.  Az igazán nagy baj az, hogy ez a látványos fejlesztés kifogja a szelet a többi hajó vitorlájából. 

   Manapság a hagyományos energiahordozók válságának a kezdeti tüneteit tapasztaljuk meg.  Ám ezek is erős ösztönzést adnának újfajta energia-források felderítésére.  Szembe megy ezzel az ésszerű tendenciával az ITER-lobby, amely erre azt válaszolja, hogy semmi mást nem kell tenni, mint elég pénzt pumpálni az ITER projektbe.  A világ vezető politikusai és bankárjai - nem értvén a fizikához - bizonyára elfogadják e nagy létszámú tudós-hadtest harsány ajánlását.  Teszik ezt annak ellenére, hogy a vállalt határidők kétségbeejtően rosszak, ámbár reálisak. A lobby 30 év türelmet kér a kísérleti berendezés megépítésére, majd további 20 évet a kísérletezésre. 50 év elmúltával tehát az ITER csapat jó esetben újra mond két határidőt.  Az egyik lesz az ipari kivitelű berendezés megépítésének határideje, a másik az ipari bevezetésé.  Talán nem vagyok egyedül, amikor úgy gondolom, hogy addigra régen besokkol a jelenleg használt nyersanyagok piaca. 

  A másik lehetséges változat ennél is rosszabb.  A melegfúziós tudósok széttárják a karjukat és ezt mondják: "Pedig hogy igyekeztünk, de sajnos mégsem sikerült lehozni a Napot a Földre!"Ezel kapcsolatban érdemes felidézni Naszredin Hodzsa tanulságos esetét. A sah adott neki egy zsák aranyat, annak fejében, hogy 10 éven belül megtanítja a szamarát beszélni. De hát ez borzasztó, válaszolta barátja, hiszen ha nem sikerűl, a sah leütetti a fejedet! Semmi baj, válaszzolta Naszredin Hodzsa. Tíz év nagy idő, addig meghalhat a sah, meghalhatok én, vagy megdögölhet a szamár.

    Várhatóan nem fog sikerülni a tudosoknak lehozni a Napot a Földre, avagy nem sikerül megtanítani a szamarat beszélni. A tudosok felvették a 10 milliárd eurót, de a szamár 50 év múlva sem beszél. És ekkor a Sah (mi emberiség) nem ütteti le a fejüket, sőt egy hajuk szála sem görbül majd. Szép modern világunk márcsak ilyen!

  Annak idején a bibliai népek összefogtak és égig érő torony építésébe kezdtek. Azonban az Úr megharagudott gőgjük láttán, és nyelvüket összezavarván megakadályozta a torony felépítését. Nagy valoszínűséggel nem fog sikerülni felépíteni Európa Bábel-tornyát, bár ezúttal talán nem keresztezzük az Úr szándékait. Nem az lesz a gond, hogy Isten összezavarja a tudósok nyelvét, mint ahogy azt a Biblia írja. A tudósok mindegyike beszéli a világnyelvet, az angolt.  A célkitűzéssel van baj.  Az ITER tornyot túl „magasra" tervezték, túl lassan épülne, esetleg teljes lehetetlenség a megépítése.

     A melegfúzió pártiak alig láthatóan, de igen szorgalmasan munkálkodnak egy másik projekten. Saját jól felfogott érdekükben teszik, mert félő, hogy ellenkező esetben nem kapnák meg a dollár-milliárdokat.  El kell tüntetniük a láthatárról minden egyéb felbukkanó ötletet, el kell torlaszolniuk minden más reményteli kiutat.  Számos ilyen nyers ötlet van, mely további kutatásokat és fejlesztési pénzeket  érdemelne. (Egyik ilyen a fent már megemlített hideg-fúzió.)  Adjon a tudomány zöld utat az alternatív javaslatoknak!  - Ez az Én javaslatom. 

* Egely György: Kitörés a jövőbe

** Lásd a "Miből van a gömbvillám?" - című írásomat. 

-----oOo-----

Egy hasonló téma az aparadox honlapon:

Van ami kvantumos - de van ami nem

Egy hasonló téma az einsteinfellegvára honlapon:

A fizikai vákuum

palládium atommag proton neutron gluon h hatáskvantum Planck-állandó vákuum állandók foton paradoxon Einstein idődilatáció relatív sebesség cézium atomóra Hafele Keating kísérlet Kelly

Flight Discounts

Az, hogy weboldal ingyen annyit jelent, hogy minden ingyenes és korlátlan: weboldal ingyen.

ÁSZF | Adatvédelmi Nyilatkozat