FÚZIÓ ALACSONY ENERGIASZINTEN

FÚZIÓ ALACSONY ENERGIASZINTEN

Előfordult már többször is a technika történetében, hogy egy fe­ladatot valamilyen trükk segítségével lehetett igazán frappánsan, gazdaságosan megoldani. Az emberek évszázadokig figyelték a madarakat, és az első repülőgépek között ott voltak a csapkodó szárnyú gépek is, melyek bukásra voltak ítélve. Nagy méreteknél valami más megoldást kellett találni, mint amit a természetben ta­lálunk.

Ez lett a légcsavar, majd a gázturbina. Hasonló módon nem kopírozhatjuk le azokat a folyamatokat, melyek a csillagok belse­jében jönnek létre, olyan nagy nyomásokat és hőmérsékleteket föl­di, technikai körülmények között nem tudunk előállítani. Ezért gondoltak arr 353h78d a néhányan, hogy bombarobbantások sorával termel­jünk energiát.

A hidrogénbombában lezajló fúziós folyamat ugyan nem teljesen azonos, mint ami a csillagok belsejében történik, de létrejön, és nagy mennyiségű energia szabadul föl. Papíron még gazdaságos is a folyamat, ám veszélyes, részben a kiáramló, a föld alól valahol mindig kibúvó radioaktív izotópok miatt, de az így okozott rengések is kipattanthatnak máshol komolyabb földrengé­seket. A mágneses tér kínálkozott egy logikus megoldásként. Hi­szen így a forró plazmát egy nem anyagi fal veszi körül és tartja le­zárt helyen, így elvileg viszonylag magas hőmérséklet és nyomás jöhet létre, ami a forró fúzió elengedhetetlen feltétele. Ahogy már említettük, ez azonban rendkívül bonyolult, nehéz, összetett tech­nikai folyamat, amely sok nemzet összefogásät igényli, és a kime­netele így is kétes. Harminc évvel ezelőtt azt jósolták, hogy durván mostanra, az ezredfordulóra oldódik meg ez a technikai probléma, és mostanra várható, hogy energiatermelésre használható fúziós erőművek létesülnek. Ma sok milliárd dollár elköltése után körül­belül ugyanez a jóslat mert előre nem látható nehézségek sora hátráltatta, késleltette a továbblépést.

Ugyanakkor a természet kínált egy másik lehetőséget, és kísér­leti bizonyíték is akadt rá: ez a nehézelektron segítségével létreho­zott hidegfúzió. Gyorsítókban végzett kísérleteknél vették észre ugyanis, hogy ha egy nehézelektron (müon) kerül egy hidrogén­molekula külső pályájára, akkor a két atommag olyan közel kerül­het egymáshoz (különösen ha nehézhidrogén alkotja a két atom­magot), hogy létrejöhet a kívánt fúziós reakció. A külső nehéz­elektron olyan közeli pályán kering a nehézhidrogén-rnolekulában, hogy az eredeti méret töredékére zsugorodik ekkor a molekula, és ekkor a magerők már erősebbek, mint az elektrosztatikus taszítóerő a két atommag között.

A gond az, hogy nehézelektront (müont) igen drágán lehet csak előállítani, és tekintve, hogy instabil, csak igen rövid ideig él. Emiatt legfeljebb egy-két fúziós reakciót lehet előállítani egy müon élettartama során, azonban a rnüon létrehozá­sára jóval több energia szükséges, mint amennyit a fúziós folya­matból nyerünk. Így ez a reakció ugyan a gyakorlatban létrejön, de nem gazdaságos.

Az elv azonban figyelemreméltó. Úgy kell le­győzni a két hidrogénatommag közti elektrosztatikus taszítóerőt, hogy valamilyen módon negatív töltéssel kompenzáljuk ezt. Ha két pozitív és két negatív töltést egymáshoz közel rakunk, akkor ez kí­vülről semleges, és létrehozhatunk olyan konfigurációt, amelyben az atommagok pozitív elektromos terét mintegy leárnyékolják a ne­gatív töltések, és így megnyílik az út a pozitív töltések egymáshoz való közelítéséhez. Ez a töltésárnyékolás az alapja az elektrokémiai úton történő hidegfúziónak is.

Az alapgondolat tehát egyszerű: szedjünk össze elég sok negatív töltést, vegyítsük el a fúzióra alkalmas anyaggal, például nehézhid­rogénnel, és ezt a keveréket már fölhasználhatnánk a cél érdekében. Hol találunk nagyon sok negatív töltést? Természetesen a fém­rácsokban, ahol milliárdszámra találjuk a szabadon kószáló elek­tronokat. Egyszerűnek tűnik tehát az ötlet: keressünk egy fémrácsot, amelyet megtölthetünk nehézhidrogénnel, és ebben a nehézhid­rogénnel töltött fémrácsban a fém elektronjai kompenzálják a ne­hézhidrogén elektromos taszítóerejét. Ha elegendően közel kerül­hetnek a fémrácsban egymáshoz ezek a nehézhidrogén-atommagok, akkor köztük nem lesz elektromos taszítóerő, így olyan közel ke­rülhetnek egymáshoz, hogy létrejöhet közöttük a fúzió, azaz amikor a magerők már erősebbek, mint az elektrosztatikus taszító erő.

Ez az ötlet először az 1930-as években, John Tandbergnek, egy svéd kutatónak jutott eszébe, aki az Elektrolux cég laboratóriumá­ban dolgozott. 1927 februárjában szabadalomért folyamodott, ám ezt egy év múlva elutasították. Így ez az ötlet évtizedekre elhalt. Valójában létezik egy olyan fém, amely szívesen szívja magába a hidrogént, mind könnyű-, mind nehézizotóp formájában, ez a pallá­dium. A palládium meglehetősen drága, de az iparban gyakran használt fém, a platinabányászat egyik mellékterméke. Magát a platinát annak idején csak az aranybányászat melléktermékeként ismerték, és hosszú ideig nem becsülték semmire. A spanyol konk­visztádorok egyszerűen hajónehezéknek használták, mivel nem te­kintették igazán értékes nemesfémnek, bár nem rozsdásodott. Az orosz aranybányászok is egyszerűen kidobták a platinát, vagy pe­dig puskagolyóként használták, hiszen jó nehéz volt, és az ólomhoz hasonlóan nem rozsdásodott. Évszázadok múlva kezdték csak ék­szerkészítésre használni, és ekkor már az ára magasabb lett, mint az aranyé. A palládiumot először szintén nem tudták semmire sem használni, majd kiderült a múlt században, hogy rendkívül nagy mennyiségű hidrogént képes feloldani, és jó katalizátor is. Ezután felfelé ívelt a karrierje, és ára gyakran meghaladja a platina árát is.

A palládium azonban nagyon kényes anyag, rendkívül érzékeny a különböző szennyeződésekre: Amikor a hidrogént magához szív­ja, egy úgynevezett béta módosulat jön létre, amely megdagad, és rendkívül rideggé, keménnyé válik. A palládiumrácsban ilyenkor igen nagy nyomás keletkezik, ez mintegy szétfeszíti, megdagasztja a rácsot, és ezért rideggé válik. Könnyen törik, könnyen keletkez­nek benne repedések. Ezeken a repedéseken aztán újra kiszivárog a hidrogén, ezért nem könnyű feltölteni hidrogénnel a palládiumot. Más fémrácsban is oldható a hidrogén, ilyen például a titán, de kis mértékben a vasban is oldható. Sajnos az elméleti számítások azért azt is megmutatják, hogy ha szabályszerű palládiumrácsba épülnek be a hidrogén- vagy nehézhidrogén-atommagok, akkor még mindig nagyon nagy távolságra vannak egymástól a szomszédos nehézhid­rogénmagok. Van azonban egy kivétel, amiről kevesen tudnak vagy kevesen beszélnek. Abban az esetben, hogy ha két különböző anyag felülete találkozik, akkor szabálytalan kristályrácsok alakul­nak ki, és ilyenkor bármi megtörténhet.

Ezeken a szabálytalan, de­formált alakú kristályokban nem tudjuk hogyan, és milyen geomet­ria jellemzi a kristályrácsot. Ez a terület a vékony rétegek, az amorf fémek birodalma, és meglehetősen sok bizonytalanság, pontatlan­ság, ismeretlen jelenség, anomália övezi ezt a területet. A hidegfú­zió valószínűleg ezen a területen jön létre. De pontosan a terület ismeretlensége miatt, és a kis mennyiségű szennyeződések jelentős hatása miatt nehezen ismételhetők itt a kísérletek, lényegében csak tapogatózás a jellemző. Az úgynevezett hidegfúzió az ami ennek az évszázadnak talán legelkeseredettebb, legszélsőségesebb vitáit vál­totta ki a fizikában.

Ez a jelenség egészen szokatlan határokon fekszik. Egyrészt a magfizika, másrészt a szilárdtestfizika és rétegfizika, harmadrészt az elektrokémia találkozásánál. A baj az, hogy a jelenlegi termé­szettudományban ez három teljesen különböző, egymástól nagyon távoli tudományterület, köszönőviszonyban sincsenek egymással, és az egyes területek specialistái nem ismerik a másik terület ered­ményeit, nem olvassák egymás folyóiratait. Szükségszerűen nem ismerik egymás problémáit, nem beszélnek azonos nyelven. Ám ez a gyakorlat a természetet nem érdekli. Egy jelenség előfordul, arra való tekintet nélkül, hogy olvassák-e a kutatók egymás folyóiratait vagy nem. Ha egy jelenség a senki földjén fordul elő, az a jelenség­re nézve életveszélyes. Felmerül a kérdés, hogy egy-egy kutató, aki évtizedeket töltött el saját területén, képes-e egy teljesen más tu­dományterület nyelvét, tudásanyagát, ismereteit elsajátítani. Azok a rétegfizikusok, kristályfizikusok, szilárdtestfizikusok, akik jól is­merik a palládium rendkívül kényes, szinte már "nőies tulajdonsá­gait, jól tudják, hogy egy-egy kis szennyezés milyen nagy mérték­ben megváltoztatja a palládium szilárdsági és más fizikai tulajdon­ságait. Ez viszont teljesen ismeretlen a magfizikában, ott ugyanis nem lényeges, hogy milyen a mag körüli elektronhéj felépítése, ott csak az atom magjára koncentrálnak. Azok a kutatók, akik eddig a fúzióval foglalkozták, azaz a forró fúzióval, egyáltalán nem járato­sak sem a rétegfizikában; sem a szilárdtestfizikában, sem az elekt­rokémiában. Ilyen egészen tág, interdiszciplináris kutatás gyakorla­tilag ismeretlen a természettudományban.

Így aztán természetesen előfordulhat, hogy egy tudományterület kiváló szakértője pusztán műkedvelő lesz, ha egy másik területre téved, és ilyenkor, ha kép­telenek a párbeszédre - és ez gyakori eset akkor a konfliktus el­kerülhetetlen. Ez történt a hidegfúzióval is, amikoris elektrokémi­kusok bukkantak rá a jelenségre, akik elvileg a fúzió tudományá­ban kívülállóak, zöldfülűek, és a nagy hőmérsékletű fúzióval fog­lalkozó kutatók eleve gyanakvással fogadják a kívülálló "dilettán­sok" bármilyen betörési kísérletét az ő saját szent területükre.

Valójában ez a jelenség a senki földjén fordul elő, ott, ahol egyetlen kutató sem érezheti magát igazán otthonosan. Hiszen olyan sokféle jelenség zajlik le egyszerre, és a jelenség lefolyása mai tudásunkkal szinte ellenőrizhetetlen paraméterek függvénye - a szennyezések miatt eltorzult, szabálytalan rácsokban előfor­duló folyamatokról van szó, melyek részben magfúzió, részben elektrokémiai folyamatok eredményei nem tartoznak senkinek sem az asztalához. A különböző anyagok határfelületein a termé­szet egyébként is sok furcsaságot mutat. Azt szokták mondani, hogy az anyagot Isten teremtette, de felszínét az ördög. Valóban, az anyagok felszínén nagyon sok érdekes fizikai, elektrofizikai, elektrokémiai jelenség zajlik, melyeket csak részben értünk. Ha két különböző anyag találkozik egy felszínen, például az egyik amorf, a másik szabályos kristályrácsba rendezett, akkor megint sokféle érdekes jelenség történhet. Ilyenkor az elmélet nem ad biztos támaszt a kutatásban, sőt még a kísérletek sem.

A kísérle-tek akkor adnak megbízható vezérfonalat, ha mindig megismétel­hetőek. Ha viszont a szennyezések vagy a kristály "előélete szabja meg; hogy milyen az anyag tulajdonsága, akkor igencsak ingoványos talajra kerülünk. Márpedig a palládium viselkedését maga a gyártás vagy az előkészítés folyamata is erősen befolyá-, solja. Az, hogy előzőleg hevítettük-e a kristályt, vagy mechaniku­san nyújtottuk-e, vagy hogyan nyújtottuk meg, és milyen szeny­nyező anyagok vannak benne, megint csak tág variációkat ered­ményez, és emiatt ugyanazon cég, ugyanazon gyártmánya a tech­nológiai szórás miatt, a nem azonos hőmérséklet, nem teljesen azonos szennyeződéseloszlás miatt akár drasztikusan más visel­kedést is mutathat. Ez pedig azt jelenti, hogy két kutató hiheti azt, hogy ugyanabból az anyagból indult ki, és ebben az esetben azo­nos lépéseknek azonos eredményekhez kellene vezetni. Ha pedig a szennyezésben és a technológiában szükségszerűen meglevő szórás ilyen nagy eltéréseket ad, akkor a kísérletek ismételhetet­lenek, azaz szerencse dolga, hogy ki, milyen eredményeket kap.

Nos, pont ezen az ingoványos területen található a hidegfúzió, és nincs okunk csodálkozásra, hogy ezen a területen annyira vita­tottak az eredmények, hogy ezen a területen a mocskolódásig fa­jultak a tudományosnak már nem is nevezhető viták. Az egész je­lenség, a kísérletek sorozatának történetét nem tudom itt leírni, olyan hosszú, annyira kusza, annyira szövevényes, hogy külön könyvet érdemelne. Szerencsére angol nyelven meglehetősen so­kat írtak a témáról [1-5.], az érdeklődő olvasó, ha magyar könyv­tárakból nem is, de külföldről megszerezheti a legrészletesebb, át­fogó könyveket. Mindenesetre a hidegfúzió története jól példázza, jól mutatja, hogy mennyire érzékeny terület az energetika, és mennyire könnyű elcsúszni a kísérletek banánhéjain, mennyire nem tud objektív lenni a tudományos közösség, mennyire érzel­mileg motivált egy-egy úgynevezett tudományos kérdés.