Atom- vs. fúziós erőmű
2019. október 16. írta: fofilozofus

Atom- vs. fúziós erőmű

Nemrégiben volt az Indexen egy cikksorozat a Franciaországban, nemzetközi összefogással működő fúziós erőmű építéséről. Érdekes cikk volt, sok információt megtudhattunk belőle, olvassa el mindenki. Ott volt egy mondat a projekt vezetőjétől, amire felkaptam a fejemet. Mielőtt idézném, vázoljuk előbb röviden a helyzetet!

Mindenki tudja, hogy létezik atombomba meg hidrogénbomba. Azt már kevesebben tudják, hogy az utóbbi jóval erősebb, és más elven működik. Az előbbi a maghasadás energiáját hasznosítja. Ilyenkor nagy tömegszámú (népiesen nehéz) anyagok meghasadnak, kisebbek keletkeznek és sok energia szabadult fel. A másik esetében kis tömegszámú anyag (hidrogén) pont hogy nem meghasad, hanem egyesül héliummá (fúzió), és így még sokszorosan nagyobb energia szabadul fel. A Nap pontosan így működik, és 150 millió kilométerről egy nyári napon fel tud minket forrósítani. Csak hogy érezzük a nagyságrendet. Egy nagy különbség van viszont a két folyamattal: míg a maghasadást fel tudjuk békés célra, azaz atomerőműben használni, sajnos a fúziót nem nagyon sikerül, üzemszerűen csak bomba van belőle. Viszont ötletek vannak, és laboratóriumban már biztató kísérletek is voltak. A megoldás kb. a következő: egy erőmű belsejében megpróbálunk a Naphoz hasonló körülményeket teremteni. Mágneses térrel egyben tartunk óriási nyomáson és hőmérsékleten egy izzó plazmát, és ezzel fűtjük majd a gőzturbinákat. Persze ilyen erős mágnest csak szupravezetőkkel lehet készíteni, ahhoz meg mínusz nagyon sokra kell lehűteni stb. stb. A lényeg, hogy nagyon sok gyakorlati kérdés van még itt, amit csak remélünk, hogy meg tudunk oldani, és akkor pár gramm(!) anyagból annyi energiát nyerhetünk, mint mondjuk Paks. Csábító, na.

Akkor most hűtésül beszéljünk egy kicsit a negatívumokról! Az egy dolog, hogy irdatlan milliárd euró a költségvetés, mert ennél nagyobb hülyeségekre is költ az emberiség, és ezt tényleg sok ország dobja össze. De ha minden jól megy, akkor 2025-ben kezdődik a "puha" anyaggal a tesztüzem, 2035-ben a "keménnyel" (ami nem tudom mit jelent, de csak ez lesz majd az igazi). Azaz ha minden jól megy, akkor 2040-re meglehet a bizonyítás, hogy jó az elmélet. és akkor kidolgozhatja majd minden ország a saját verzióját. Azaz úgy 2070-re lehet is belőle valami. Egy fizikus ismerősöm megkérdezte, hogy mit jelent ez az ütemterv? Hát azt -válaszolta-, hogy 2035-ig nem lesz pozitív válasz, viszont addigra minden tudós nyugdíjba mehet, azaz vagy van siker vagy nincs, ők addig jól ellesznek ott, de eredményt ne várjunk tőlük addig. :-))))))) Egy kicsit sarkos, de nem alaptalan vélemény. Ráadásul állítólag mindig akad valamilyen elméleti probléma: a plazma véletlenszerűen hozzáütődik a "falhoz", és  lehűl, majd kezdhetik elölről. Tehát ez az erőmű korántsem működőképes, és lehet, hogy nem is lesz az. Vagy lesz, nem tudjuk.

Én azonban gondoltam, hogy nem baj, addig ott van az atomerőmű, azzal sokáig elleszünk: olcsó, tiszta. Jelenleg politikai okokból a szenet favorizálják pl. a németek, de hosszabb távon kiderül majd, hogy nincs más választás. És akkor idézem a mondatot:

 "A világon 450 atomerőmű adja a világ elektromos energiájának mindössze 6 százalékát. Mindeközben előbb vagy utóbb el fog fogyni az urán: nagyjából 200 évre elegendő van belőle, ha megtízszereznénk az atomerőművek számát, akkor húsz évig tartana csak ki a Föld uránkészlete. Nincs más megoldás, szükségünk van egy alternatív energiaforrásra."

Paff. Akkor ezt benéztem, erre nem számítottam. Akkor kár atomerőműveket építeni!

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Később azonban rájöttem, hogy ezt az mondja, aki a fúziós kutatásokban anyagilag vastagon érdekelt. Nézzünk már akkor utána!

Hamar megtaláltam egy jó cikket, ami a Fizikai szemlében jelent meg (mégsem egy vacak újságcikk) atomfizikus (Szatmáry Zoltán) tollából 2010-ben. Ezt szeretném röviden összefoglalni. Egyébként 10 oldal az egész, és közérthetően van megfogalmazva, érdemes az egészet elolvasni. Szóval:

Először is nagyon érdekes az olajtartalék, urántartalék stb. számításának módszere. Ugyanis ez nem azt jelenti, hogy a Földön ennyi van és kész, hanem A MAI ÁRFOLYAMON ennyi bányászható ki gazdaságosan. Azaz az árfolyam változásával NAPONTA változik a Föld olaj-, urán-, stb. készlete. Azért ezt nem mindenki tudta. Azonban van egy plusz információ, ami ugyan a cikkben nem szerepel, de máshol olvastam, hogy pl. Pakson a teljes költség 2%-a a felhasznált urán ára! A gumikesztyűk, meg a tanulmányok, vizsgálatok, a beruházás stb viszik el a pénz nagy részét, de maga az urán ezekhez képest nulla. Azaz ha felmegy az urán ára (és ezzel nő a kitermelhető készlet) mondjuk háromszorosára, akkor az áram ára 6%-kal magasabb lesz. Ez nem túl sok azért.

Hosszas számítások alapján arra jut a cikk, hogy a világon eddig olyan 2,1 Mt (millió tonna) uránt használtunk el az utolsó 40 év alatt (ez erősen felső becslés), plusz 0,2 Mt-t az atomfegyverekre (ez utóbbi célra a felhasználás vélhetően a jövőben nulla lesz). Azaz évi olyan 0,05 Mt a felhasználás évente. Ha ezt tízszeresére növeljük (ahogy az ITER-s vezető szájából elhangzott), akkor az évi 0,5 Mt lenne.

Ezzel szemben mi a becsült készlet? Ezt is röviden, mert hosszasabban ecseteli:

40 USD/kg árkategóriában van kb. 1Mt, 40-130 USD árkategóriában van 3-4,5 Mt. "A még fel nem tárt, de közvetett indikációval valószínűsíthető"  urán becsült mennyisége 4–6 Mt. Ezen felül van még 130 USD/kg ár alatt kitermelhető 10-12 Mt olyan uránvagyon, ami ugyan csak becslés, azonban a Föld felszínének eddig csak olyan 8-10%-át kutatták még meg uránra. Azt tudni kell, hogy az urán primordiális anyag, ami azt jelenti, hogy a Naprendszer kialakulása előtt lezajlott szupernóva-robbanásban keletkezett, ezért a Föld anyagában egyenletesen van szétszóródva. Azaz a becslés vélhetően megállja a helyét. Van ezen felül a foszfátokban, amelyet nem konvencionális eszközökkel lehetne kinyerni. Ezt a műtrágyagyártás melléktermékeként 40-90/kg áron lehetne kitermelni (csak most senki sem foglalkozik vele):  22 Mt. A tengervízben pedig, igaz elég drágán 340 USD/kg áron 4000 Mt (!!!) van.

Azaz ha nem tekintjük a nagyon drága tengervizet és nem fogadjuk el a valószínűsíthetőek közül csak a közvetett indikációjút, és mindenhol a minimummal számolunk, akkor is 30 Mt a becslés, ami a tízszeres felhasználás esetén is 60 évre jönne ki. Tehát már itt megdőlt az ITER-es vezető dumája. Azonban a tórium nagyon hasonló anyag az uránhoz, simán lehetne vele nagyon hasonló szerkezetű erőműveket gyártani (ilyen még nincs, de csak azért mert nem kellett). És annak a készlete az uránénak a háromszorosa!

DE!

És ez itt most egy óriási de!

Van a cikkben egy nagyon fontos tény, ami tovább növeli, de nagyságrendileg a termelhető energia mennyiségét. Megint egy kis elmélet: az erőművekben van hűtőközeg, amely általában víz. Ez azonban nagyon lelassítja a neutronokat. Ha más hűtést, pl. nátrium alkalmaznak, akkor nem lassulnak le a neutronok, így a reaktor teljesen más viselkedésű lesz. Azonban ilyen reaktorok nem terjedtek el a világon. Ennek megértéséhez vissza kell mennünk a hidegháborúig. Carter elnök -én sem tudtam- reaktormérnök volt, ezért -bölcsen- 1977-ben moratóriumot rendelt el a gyorsneutronos erőművekre. "Cartert az atomfegyverek terjedésének veszélye aggasztotta. Mivel a gyorsreaktorok üzemanyaga nagy dúsítású urán, illetve urán-plutónium keverék, fennáll a veszélye annak, hogy terroristák vagy ilyen szándékú államok törekedni fognak az üzemanyag megszerzésére." Az oroszok, japán és a franciák viszont tettek magasról erre, így nekik vannak kifejlett, működőképes gyorsneutronos erőműveik. Az utóbbi 20 évben kezdik az amerikaiak ezt a hozzáállást megváltoztatni, így lehet, hogy elterjedhetnek a gyorsneutronos erőművel.

OK, eddig beszéltünk ezekről, de miért jók??? Nagyon bonyolult magyarázata van, és a cikk is csak részleteiben említi (tényleg érdemes elolvasni), de a lényeg: a gyorsneutronos erőművekben "a vizes reaktorokhoz képest 50–100-szorjobb uránhasznosítást érhetünk el."

Értjük? 50-100-szoros!! Ugyanabból az anyagból. Sőt, meg lehet nyitni az atomtemetőket is, mert a kiégett kazetták csak a mostani technológia mellett számítanak kiégettnek, a gyorsneutronossal még az is kiaknázható (plusz kevésbé lesz sugárzó a jövőben).

Nem ragozom tovább, csak a cikk konklúzióját ismétlem meg: ezek az energiahordozók EZERÉVES időtávon biztosíthatják a világ energiaszükségletét. Az meg nem húsz év.

------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Van még egy nem szorosan kapcsolódó megfigyelésem a világban ma divatos technológiai irányzatokról, levonnék egy általánosabb következtetést. 

 

Van egy jó román közmondás: "ce-i în mână, nu-i minciună" (kiejtése nagyjából: csej in műnö nuj mincsúnö"). A bika csillagjegyre szokták mondogatni, hogy 4 lábbal áll a Földön. És ugye én is bika vagyok, de nagyon. Úgyhogy szoktam ezt mondogatni sokszor (még egy román közmondást ismerek összesen :-) ). Jelentése szó szerint: ami a kezedben van, nem hazugság. Ha szépen szeretném lefordítani, akkor mondjuk: jobb ma egy veréb, mint holnap egy túzok. Azaz ha van ma egy lehetőségem, ami VAN, akkor az biztos, az ígéret meg az álmodozás meg vagy bejön vagy nem. És azt látom ma a világban, hogy a megvalósítható megoldások helyett vélhetően ideológiai okokból nem kiforrott, esetleg nem is megvalósítható megoldások kerülnek előtérbe. Ilyenek pl.: az atomerőművek helyett fúziós erőmű és napelem, szélkerék, földgázüzem helyett elektromos autó, vagy az önvezető autózásban is tévút választása.

Ezek alapján nagyon úgy látom, hogy a világot nagy gyerekek vezetik, akik szeretnek álmodozni.

Kár ezekre a tévutakra befordulnunk, mert az élet, a hatékonyság végül úgyis győzedelmeskedni fog.

 

 

 

 

A bejegyzés trackback címe:

https://megmondomhogymihulyeseg.blog.hu/api/trackback/id/tr4215225486

Kommentek:

A hozzászólások a vonatkozó jogszabályok  értelmében felhasználói tartalomnak minősülnek, értük a szolgáltatás technikai  üzemeltetője semmilyen felelősséget nem vállal, azokat nem ellenőrzi. Kifogás esetén forduljon a blog szerkesztőjéhez. Részletek a  Felhasználási feltételekben és az adatvédelmi tájékoztatóban.

MAXVAL bircaman közíró · http://bircahang.org 2019.10.16. 15:19:44

Így igaz. A fúziós erőmű szép dolog, de a gyakorlatban nem lesz még 50 évig. Addig a tiszta és olcsó atom a megoldás.

Hungry horse 2019.10.16. 16:28:04

Jó a poszt.
A végkövetkeztetés azonban nem stimmel annyiban, hogy a világot isemretlen emberek vezetik, akik nagyon nem gyerekek és nem szokásuk az álmodozás.
Akiket "vezetőkként" látunk (láthatunk) sem gyerekek, hanem az őket bábként mozgatók kezén ócska bábok, akik már durva ideológiával, kemény hatalmi eszközökkel és akár véres erőszakkal is ráerőszakolják a világra mindazt a szart, amit a bábosaik elvárnak tőlük.
Eközben persze hazudozni sem restek, mert az eszközeikben nem válogatnak.
Egy ilyen hazugságot leplez le a blog.
Köszönet érte!

Ubul80 2019.10.16. 19:05:50

Annak idején fizikaórán amikor az atomenergiáról tanultunk, úgy emlékszem a tanár úr azt mondta, egy ceruzányi dúsított uránnal egy 10 ezeres város éves energiaszükségletét lehet fedezni. Ha jól tudom Paks 12 forintos költséggel állít elő egy kWh áramot, amit mi kb 42 forintért veszünk meg. Na most ahhoz hogy a mi 7000 ft/havi villanyszámlát napelemmekkel kompenzáljuk, kb 2 milliót kellene kiadni a rendszerre, ami talán megtérül 25 év alatt. Ha pár százalékkal eltér az ideálistól a tető síkja, akkor bebuktuk. Bányászat, holladékkezelés, stb-ről nem is beszélve. A napelem lobbit is ezerrel nyomják. Nem kérdés, az atomenergiánál nem a hatékonysággal van a gond, hanem a biztonsággal, a sugárzásveszéllyel. A fúziós erőmű tudtommal ezt a problémát megoldaná. Ha nem lett volna második világháború, lehet az atomerőművekig eljutni szintén több évtized lett volna...

szilvatövis 2019.10.17. 09:50:19

Sziasztok!
" 130 USD/kg ár alatt kitermelhető"
Egy kérdés:
Mitől függ ez az ár, az ércminőségen kívül?
Garantálja valaki, hogy nem lesz pár év múlva esetleg 260, vagy 390 $ ?

fofilozofus · http://megmondomhogymihulyeseg.blog.hu/ 2019.10.17. 10:12:42

@szilvatövis: Fogalmam sincs, de vélhetően a bánya mélysége, az urántartalom mértéke és persze a kereslet-kínálat a meghatározó meg még sok egyéb tényező. Senki sem garantálja, hogy nem lesz 260 vagy 390. Úgy mint az olajnál sem garantálja senki, vannak is benne nagy ingadozások. Annyi apró fájdalomdíj lehet, hogy uránból egy erőmű nyugodtan felhalmozhat sokéves készletet, mert méretre nagyon kevés kell belőle. A cikkből kihámoztam, hogy pl. Pakson 100 tonna urán van a reaktorokban (a kettőben együtt, ami így 1000 MW-os teljesítményű), és ez 4 évig működteti, azaz évente 25 tonna kell belőle. Az urán sűrűsége 19 100 kg/m3. Azaz ez kerekítve nettó 1 m3 helyet foglal el. Ez nem túl sok, azt hiszem.

Metálvörös 2019.10.17. 11:29:52

@fofilozofus: Azért ne nagyon akard, hogy a 25 tonna uránt egy kockába összerakva tárolják...

szilvatövis 2019.10.17. 12:25:25

@fofilozofus:
Elvi lehetőség, de nem Paksról van szó, hanem, hogy mi történne, ha "hirtelen" építenénk tízezer atomerőművet.
Hogyan, ki látná el üzemanyaggal és mennyibe kerülne?
Például mennyi energiába kerülne? Mert az uránbányászat költsége erősen fosszilisfüggő, sok energia kell hozzá.

fofilozofus · http://megmondomhogymihulyeseg.blog.hu/ 2019.10.17. 13:11:26

@szilvatövis: Értem az aggódást, de szerintem ez nem lenne probléma.

1. Ha "hirtelen" építenénk tízezer atomerőművet: nagyon alacsony a világon az atomerőműépítési kapacitás. Nem lehet hirtelen még 30-at sem építeni.
2. Más alapanyagforrásoknál is ugyanezek a problémák lépnek fel. Szerintem pl. a lítium és kobalt ügyében jobban kellene aggódni, mert azok kevesebb helyen összpontosulnak a világban. Mint a cikkben írtam, az urán primordiális, azaz mindenhol egyenletesen oszlik el. Pl. az olaj nem ilyen, mégis kapunk mi is belőle, mert a haszon ekkora úr.

fofilozofus · http://megmondomhogymihulyeseg.blog.hu/ 2019.10.17. 13:14:20

@Metálvörös: Ezért írtam, hogy nettó. Azt akartam ezzel bemutatni, hogy több évi készletet felhalmozni nem valami lehetetlenség, kis helyen elfér. Nem tudom, hogy most mekkora egy kazetta, de lehet, hogy tíz-húsz részletben tárolnak egy adagot, még akkor sem nagy dolog 4 évre előre tárazni. Ráadásul magában a reaktorban már eleve is 4 évre való van. De valóban, nem egy kazalban kellene tárolni. :-)

Nand 2019.10.17. 14:40:14

@Ubul80: 1 kWh villany 37 forint. 7000 forintos villanyszámlához kb 1 milliós beruházás kell. kb 10 év megtérülés, szóval a beruházás 10%-a jön vissza évente.
Az 5%-os MÁP+ 8000 milliárdot toltak bele eddig...
Pár fok eltérés rohadtul nem számít, keress rá

Ubul80 2019.10.17. 16:34:10

@Nand: nem csak rákerestem, több árajánlatot is kértem kb 2 éve. Az elvárásom 20 év alatt évi 3% hozam lett volna a befektetett lóvé után. Az áp 5%ot fizet, 2%ig környezetbarát vagyok. Az ajánlatoknál ráadásul ködosítettek. 1 misiért megcsináltatták volna 20év garival, ha évi 80-100e Ft áramot megteremel.

szilvatövis 2019.10.17. 17:10:57

@fofilozofus:
Lítium is gyakori elem, a kobalt javarészt nélkülözhető, de van egy nagy különbség, nem fogy el egyik sem, mint üzemanyag.

Az atomipar is sok ritkaföldfémet fogyaszt el egyébként.

Van egy készlet probléma, amit nem a mennyiség, hanem a hozzáférés korlátoz. Például a foszfát, mint forrás. Átlag 100 ppm koncentráció esetén ha ki szeretnénk nyerni 1 millió tonnányit a becsült 10-20 millióból, ahhoz 10 milliárd tonna foszfátotot kell feldolgoznunk, ami a Föld minden művelt négyzetkilométerére ~20 tonna műtrágyát jelentene.
Az egymillió tonna természetes uránból csak ~100 ezer tonna üzemanyag lesz az erőműben, ez alig több mint kétszeri tankolásra elegendő a jelenlegi nukleáris flottához.
Korlátozott tehát a mennyiség, de a feldolgozási sebesség is. Az atomerőművek forszírozott építése a teljes vertikumot magával húzná a bányászattól a dúsításon keresztül a hulladékkezelésig. Óriási erőforrásokat igényelne, többszörözné a költségeket és ott van még az időtényező.
Európában egy évtized alatt két EPR erőművet nem sikerült fölépíteni.
Amennyiben megpróbálnánk felfuttatni a kapacitásokat, a szakemberhiány lenne a szűk keresztmetszet.