F�zi�s er�m�vek: esetleg �vtizedek m�lva

�tven �ve foglalkoznak m�r a kutat�k a korl�tlan energiab�s�get �g�r� szab�lyozott termonukle�ris f�zi� megval�s�t�s�val. �ri�si tudom�nyos �s m�szaki probl�m�kat kell megoldani. Az "�zemanyag" atommagjai, a hidrog�n neh�z izot�pjai (deut�rium, tr�cium) csak 100 milli� fokos h�m�rs�kleten olvadnak �ssze.

Napjainkban k�t teljesen elt�r� megold�son dolgoznak a kutat�k. Az egyik a l�zeres mikrorobbant�sok technik�ja, ahol a par�nyi �zemanyag-cseppecsk�t intenz�v l�zersugarakkal hev�tik fel �s nyomj�k �ssze, m�g l�trej�nnek a f�zi� felt�telei. Az Egyes�lt �llamokban n�h�ny �ven bel�l k�sz�l el egy hatalmas l�zerf�zi�s berendez�s. A m�sik megold�si lehet�s�gn�l a m�gneses teret veszik ig�nybe a forr� anyag egyben tart�s�ra, ilyen berendez�s a tokamak.

Tavaly ny�ron �rt�k al� a meg�llapod�st az ITER tokamak (International Thermonuclear Experimental Reactor) nemzetk�zi termonukle�ris k�s�rleti reaktor fel�p�t�s�r�l. A helysz�n Cadarache, Franciaorsz�g. Az ITER �p�t�s�t id�n kezdik meg az Eur�pai Uni�, Oroszorsz�g, az Egyes�lt �llamok, Jap�n, Kanada, K�na �s D�l-Korea �sszefog�s�val. Az �p�t�s idej�t t�z �vre, k�lts�geit 4,6 milli�rd eur�ra tervezik, az �p�t�s �tvenezer embernek ad majd munk�t. H�sz �ves �zemeltet�s ut�n, a 2030-as �vekre gy�lhet �ssze elegend� tapasztalat, ismeret ahhoz, hogy d�nteni lehessen a k�vetkez� nagy l�p�s megt�tel�r�l, az er�m�vi reaktor meg�p�t�s�r�l.

Egyszer�bb megold�s vagy csal�s?

Mindez azt jelenti, hogy �vtizedek teltek m�r el �s m�g �vtizedeket kell v�rni az els� tokamak-er�m� meg�p�t�s�re, a k�lts�gek pedig hatalmasak. Teljesen �rthet�, hogy sz�vesen l�tna mindenki egy egyszer�bb �s olcs�bb megold�st. 1989-ben robbant a vil�gszenz�ci�: beteljesedtek a rem�nyek, laborasztalon is l�tre lehet hozni atommagok energia-felszabadul�ssal j�r� �sszeolvad�s�t.

1989-ben k�z�lte S. Pons �s M. Fleischmann (Utah Egyetem, USA), hogy siker�lt "hidegf�zi�t" megval�s�taniuk. A hidrog�nizot�pok atommagjainak �sszeolvad�s�hoz szerint�k nincs sz�ks�g a Nap belsej�ben uralkod� nyom�s- �s h�m�rs�kletviszonyok megteremt�s�re, a f�zi� szobah�m�rs�kleten, k�mcs�ben is megval�s�that�. K�s�rlet�kben deut�riumot tartalmaz� neh�zvizet elektroliz�ltak. A v�zbont�shoz pall�dium elektr�d�kat haszn�ltak. Magyar�zatuk szerint a pall�diumban elnyelt deut�rium-atommagok olyan k�zel ker�ltek egym�shoz, hogy �sszeolvadhattak. A felt�telezett f�zi�s folyamatban felszabadul� t�bbletenergi�t h�energia form�j�ban �szlelt�k a kutat�k. A szenz�ci�s bejelent�s nyom�n vil�gszerte megk�s�relt�k az eredm�nyek reproduk�l�s�t, mindm�ig sikertelen�l. Az�ta a "hidegf�zi�" a felel�tlen, szenz�ci�hajh�sz k�zl�sek szinonim�jak�nt �l a tudom�nyos �letben. A laikusokban ennek ellen�re tov�bb �l a bizakod�s.

A legalaposabb, egy �vtizedig tart� ellen�rz� vizsg�latsorozatot az USA haditenger�szet�nek �r- �s tengeri hadvisel�si rendszerekkel foglalkoz� kutat�k�zpontja v�gezte. Deut�riumban d�s v�zben pall�dium-kloridot oldottak. Az oldatba vezetett elektromos �ram hat�s�ra a r�zb�l vagy ez�stb�l k�sz�tett negat�v elektr�don egy�tt rak�dott le a pall�dium �s a deut�rium. F�l �ra eltelt�vel a pall�dium bevonat� kat�d h�m�rs�klete 3 Celsius-fokkal magasabb volt, mint a k�rnyez� folyad�k�. Egyetlen magyar�zat ad�dott: az energia valamilyen m�don a kat�dban szabadult fel! A szokatlan jelens�get tov�bb vizsg�lva sem tal�ltak azonban egy�rtelm� k�s�rleti bizony�t�kot arra, hogy az esetenk�nt megfigyelt h�energia-t�bblet atommagok �sszeolvad�s�b�l sz�rmazna. A haditenger�szeti kutat�int�zet munkat�rsai �vatosan fogalmaztak, mind�ssze azt �ll�tj�k, hogy �rdekes jelens�gre bukkantak, amely tov�bbi tanulm�nyoz�st �rdemel.

�jabb rem�ny: bubor�kok

2002-ben az amerikai Oak Ridge nemzeti laborat�rium n�h�ny munkat�rsa Rusi Taleyarkhan �s Richard Lahey vezet�s�vel a rangos Science magazinban k�z�lt cikk�ben azt �ll�totta, hogy a kor�bbit�l elt�r� m�don, egyszer� "asztali" k�s�rletben siker�lt termonukle�ris f�zi�t l�trehozniuk. Hengeres tart�lyba acetont t�lt�ttek, ezt vett�k k�r�l a folyamatokat beind�t� �s az eredm�nyeket �szlel� berendez�sek. Az acetonban a hidrog�natomokat el�z�leg deut�riumra cser�lt�k, vagyis a k�z�ns�ges hidrog�n hely�be annak nehezebb izot�pja ker�lt. Az acetont hanghull�moknak tett�k ki, ennek hat�s�ra par�nyi bubor�kok keletkeztek a folyad�kban. A bubor�kok k�s�bb �sszeroppantak, ezt a folyamatot f�nyfelvillan�s k�s�ri, ez az �n. szonolumineszcencia (hanggal keltett f�nykibocs�t�s) r�g�ta ismert jelens�ge.

A k�s�rletez�k a hanghull�mokon k�v�l intenz�v neutron-besug�rz�snak is kitett�k az acetont. �ll�t�suk szerint a neutronokt�l �tvett energia az acetont felmeleg�ti, mire az aceton p�rologni kezd, emiatt a par�nyi bubor�kok l�that� m�ret�re, kb. 1 mm �tm�r�j�re n�nek meg. Ezeknek a nagy bubor�koknak az �sszeroppan�sa sor�n l�pn�nek fel azok az extr�m, a Napban l�v� viszonyokra eml�keztet� h�m�rs�kleti �s nyom�sviszonyok, amelyek elengedhetetlenek az atommagok �sszeolvad�s�hoz.

A deut�rium-deut�rium f�zi�s folyamat k�tf�le m�don mehet v�gbe: az egyik esetben a hidrog�n boml�kony legnehezebb izot�pja, tr�cium keletkezik, a m�sik esetben pedig nagyenergi�j� neutronok l�pnek ki. A kutat�knak k�zlem�ny�k szerint siker�lt tr�ciumot kimutatni az acetonban, �s kil�p� neutronsug�rz�st is �szleltek. Az eredm�ny h�re a k�zz�t�tel el�tt gyorsan kisziv�rgott. A laborat�rium vezet�se azonnal felk�rt egy m�sik csoportot az ellen�rz� k�s�rletek elv�gz�s�re. Az ellen�rz� csoport ugyanazt a k�s�rleti berendez�st haszn�lta, csak a neutronok kimutat�s�ra szolg�l� �szlel�rendszer�k volt m�s. Nem tal�ltak kil�p� neutronokat, �s f�zi� n�lk�l is magyar�zatot adtak az acetonban tal�lt tr�ciumra.

A leg�jabb k�s�rletek

Rusi Taleyarkhan az amerikai Purdue Egyetemen v�gezte �jabb k�s�rleteit. Az alapelv nem v�ltozott: �ll�t�sa szerint a folyad�kban keltett bubor�kok �sszeroppan�sa sor�n olvadnak �ssze a deut�rium-atommagok. A folyad�k aceton �s benzol kever�ke volt, a molekul�kban a hidrog�natomokat deut�riumra cser�lt�k. Ez�ttal nem sug�rozt�k be a folyad�kot neutronokkal. Az elegyhez ur�ns�t adtak; az ur�n radioakt�v boml�sakor kil�p� alfa-r�szecsk�k voltak azok a magok, amelyek el�seg�tett�k a bubor�kok kialakul�s�t. Az ur�n spont�n hasad�sra is k�pes, ennek sor�n term�szetesen neutronok is kil�pnek. Taleyarkhan szerint az �ltala �szlelt neutronok nem sz�rmazhatnak az ur�n hasad�s�b�l, mert j�val nagyobb energi�j�ak azokn�l.

A legnagyobb probl�m�ra egyel�re nincs magyar�zat: a k�s�rlet id�nk�nt m�k�dik, id�nk�nt viszont nem. Egy a hidegf�zi�s k�s�rletek elemz�s�vel, kritik�j�val r�g�ta foglalkoz� szak�rt� szerint a kozmikus sug�rz�s �s a leveg� k�lcs�nhat�s�b�l erednek a neutronok, a kozmikus sug�rz�s intenzit�sa pedig term�szetesen ingadozik. Be kellene bizony�tani, hogy a neutronok val�ban a bubor�kokb�l sz�rmaznak, ehhez a jelenlegin�l jobb id�felbont�s� m�r�sekre lenne sz�ks�g. A f�zi� bizony�t�ka lehetne tr�cium kimutat�sa is, ehhez a tr�cium boml�sa sor�n kil�p� elektronokat kellene �szlelni. Ezt a m�r�st viszont rem�nytelenn� teszi az ur�n boml�s�b�l sz�rmaz� elektronok nagy sz�ma.

A Nature h�re szerint Taleyarkhan megh�vta kritikusait a laborat�rium�ba, a tal�lkoz�sra hamarosan sort ker�tenek. A tudom�nyos k�zlem�ny megjelen�se ut�n nyilv�n m�s laborat�riumok is hozz�kezdenek a k�s�rlet reproduk�l�s�hoz, ellen�rz�s�hez. T�bbek szerint val�ban elk�pzelhet�, hogy egy �sszeroppan� bubor�kban megteremt�dhetnek a f�zi� felt�telei, de a mostani k�s�rletek ezt m�g nem bizony�tott�k be.

J�ki L�szl�

[origo]