A tudomány mindig talál valami megoldást a már-már hiánnyá fajuló energiaproblémára: fölfedezték, hogy a kellőképpen kordában tartott atommaghasadás energiát bocsát ki; így megszületett az első atomerőmű. Az első energiát termelő atomreaktor után több mint félszáz éve lépett működésbe, ezekből az első generációs példányokból már csak néhány üzemel ellátva biztonságnövelő eszközökkel.

A második generációs erőművek alkotják a ma üzemelő reaktorok döntő többségét. Ilyen a paksi is, több biztonságnövelő intézkedés foganatosítása után. A harmadik generációhoz tartozók biztonságosabb tervezésűek és gazdaságosabbak. Sokat terveztek belőlük, de csak néhány épült meg. A negyedik generáció felépítésére már nemzetközi projekt alakult GIF (Generácion-IV; International Forum) néven 2000 januárjában. Fő cél a biztonság, a hadi célokra való használhatatlanság, a gazdaságosság, a természeti erőforrások fenntartása és a radioaktív hulladék minimalizálása.

Az atomerőművekben maghasadással vagy magfúzió során keletkezett hőt használnak áramtermelésre. A reaktorok száma, illetve teljesítménye az erőmű fő ismérve: ez egy reaktorra számítva 200 és 5000 MW között mozog.

Az első atomerőműveket 1954-ben Obnyinszkban (Oroszország) építették föl. Igaz, az atomreaktor szabadalmát 1949. december 19-én adta be Enrico Fermi és Szilárd Leó és 1955. május 17-én kapták meg; jelképesen 1 dollárért vette meg az amerikai kormány.

A reaktorban létrejövő alapvető folyamatok szerint fissziós és fúziós reaktorok vannak. Az előbbiben a felhasznált hasadóanyag az urán, de létezik plutónium- és tóriumalapú reaktor is. Ezen belül a termikus reaktorokban moderátort használnak a láncreakció fenntartásához, ugyanakkor az úgynevezett tenyésztő reaktorokhoz nincs szükség moderátorra.

Tenyésztő reaktoros atomerőmű Japánban már régóta működik, de nem vált általánossá. A moderátort használó reaktorok lehetnek könnyűvizes, nehézvizes és grafit moderátorosok; az utóbbi típus volt az RBMK vagy a csernobili típusú. A fúziós reaktorok a magegyesülést használják energiaforrásként. Ilyen típusú még nem működik, de kísérleti berendezés az angliai JET-et és a Franciaországban építés alatt álló ITER már termel energiát, igaz drágán.

Nagy versenyfutás indult meg a különböző atomerőművek fejlesztése terén, különösen azokban az országokban, ahol az áramot a döntő hányadban reaktorokból nyerik: ilyen Franciaország, Japán és még néhány energiában szegény ország. Idővel egyre több energiát termelő erőmű épült a világon, amelynek fűtőanyaga a természetben nagy mennyiségben előforduló urán, amely két izotóp keveréke: az U–238-é és az U–235-é. Mindkettő azonos számú protont, de különböző számú neutront (146 és 143) tartalmaz. Közülük az U–235 felezési ideje 0,7 milliárd év, és a természetben előforduló uránnak csak 7 ezrelékét teszi ki, ezért abból már kevés van. Az atomreaktorba a maghasadáshoz neutronokat termelő U–235 kell, így fogytán a készlet.

Az atomerőművek újabb generációinál majdnem teljesült az a szlogen, hogy az atomenergia tiszta, természetkímélő és olcsó. Sőt, bizonyos szempontból veszélytelen is. Mindaddig – ahogy Teller Ede mondta –, amíg ember nem kerül a közelébe. Ez pedig lehetetlen.

Az első atomerőművi balesetek csak felrázták a világot, kicsit elbizonytalanították az embereket, de a legutóbbi két katasztrófa több országot eltántorított a reaktorok időn túli működtetésétől.

Az első (ismert) atomerőművi baleset az angliai Windscale-ben történt, 1957-ben; grafit moderátoros volt. A második 1979-ben a Three Miles Island-i baleset volt, képzési, kezelési hibák miatt. A szovjet majaki katasztrófasorozat után a Szovjetunió területén számolatlan mennyiségű radioaktív anyag került a levegőbe.

A történelem legnagyobb balesete a csernobili katasztrófa volt, 1986. április 26-án. Azóta idén tavasszal Fukusimában következett be hasonló méretű katasztrófa, egy nagy erejű földrengés és az azt követő szökőár után.

2006-ban, ugyanebben a japán erőműben a hatos reaktort le kellett zárni, mert radioaktív gőz szivárgott belőle, néhány nappal korábban egy másik reaktorából szintén. És ezután jött 2011 márciusa. Az első időben – de azóta is – egymásnak ellentmondó jelentések érkeztek a történtekről. Ezért azok a lakosok, akiknek földjeik és terményeik elszennyeződtek, házaik tönkrementek napjainkban is tüntetnek, hogy zárják be az erőműveket, mivel Japán azon a tűzgyűrűn fekszik, ahol a leggyakoribbak a földrengések, szökőárak. Jelenleg 55 reaktor működik, 16 erőműben.

Lehet, hogy sohasem tudja meg a világ pontosan, hogy mi történt 2011. március 3-án kora délután Fukusimában és kik a felelősök mindezért. Az apokalipszis után az európai országok is megrendültek, több helyen – így Németországban is – bezárták az elöregedett blokkokat, sőt, Angela Merkel olyan kijelentéseket is tett, hogy idővel leállítják az összes atomerőművet és áttérnek a megújuló energiaforrások fejlesztésére, illetve más energiaforrás kiaknázására.

Előrelátó kutatók már régóta keresik a megfelelő, tiszta, olcsó, veszélytelen, hulladékot nem termelő, korlátlanul rendelkezésre álló energiaforrást. Ezt vélik megtalálni az úgynevezett tóriummal működő atomerőművekben.

A média a napokban kapta ismét föl a témát, de nem titok, hogy ezek a kísérletek már a 90-es évek elején sikeresek voltak, méghozzá Carlo Rubbia Nobel-díjas olasz fizikus és a CERN (Európai Részecskefizikai Laboratórium, Svájc) jóvoltából.

Rubbia professzor felfedezése abban az időben az egyik legnagyobb tudományos szenzáció volt. Nem kevesebbet állított, mint hogy fölfedezte annak a reaktornak a működési elvét, amely megfelel az elvárt követelményeknek: hosszú élettartamú, biztonságos, környezetkímélő. Akkor Rubbia még a CERN főigazgatója volt és budapesti látogatása során elmondta a tóriumra alapozott elméletét. Néhány szakember – mint új, nagy horderejű felfedezések esetében szokásos – kételkedve, sőt mosolyogva fogadta a hírt. Az üzleti világ szelíd elnézéssel a tudományos élet pedig többnyire dühödt „sarlatánozással” reagált – írta Frei Zsolt (Princeton).

Rubbia azóta is dolgozik mint nyugdíjas kutató. Kutatócsoportjával próbálja meggyőzni Barack Obama elnököt, hogy állítsa át az atomerőműveket uránról tóriumra. Ebben támogatják a világ vezető atomfizikusai is a Nobel-díjas professzort.

Ez év novemberében az indiai kormány bejelentette, hogy több kísérlet után elkezdik a világ első, tóriumra épülő reaktorának felépítését. Ha minden jól megy, az évtized végén kezdhet üzemelni a 300 megawattos kapacitású erőmű. Valamivel kevesebb energiát ad mint Paks, de ez lesz az első.

Energiaforrásként miben különbözik a tórium az urántól? Az elem a viking viharistenről, Thorról kapta a nevét. Gyakrabban fordul elő a Földön, mint az urán és nagyságrendekkel több energia vehető ki belőle. Egy tonna tórium ilyen szempontból 200 tonna uránnak vagy 3,5 millió tonna szénnek felel meg, és nem marad utána veszélyes hulladék. Sőt, nem kell nagynyomású vízzel hűteni; a reaktorok kisebbek és olcsóbbak lehetnek.

Mi lehet az oka, hogy Szilárdnak, Wignernek és Ferminek nem jutott eszébe az urán helyett a tórium? Egyszerű a válasz: eszükbe jutott, de a tórium magja nem hasad úgy, mint az uráné (235) és nem termelődik annyi neutron, ami láncreakciót indítana be és tartana fenn.

Rubbia elve szerint természetes tóriumot bombáznak neutronnal, amit egy részecskegyorsító szolgáltat. Így a tóriumból gerjesztett tóriumizotóp lesz, abból palládium, utóbbi pedig urán-233-má alakul, neutronok keletkezése közben. Fermiéknek nem volt gyorsítójuk (neutronforrás). A tórium hasadása tehát nem idéz elő láncreakciót, ami a biztonságot is jelenti, mert nem kell attól félni, hogy „megszalad a reaktor”. Csak el kell venni a neutronnyalábot és a folyamat magától leáll. Nem keletkezik nagy radioaktivitású melléktermék, így az atombomba gyártásához szükséges plutónium sem.

Az energiamérleg szerint a tórium ötvenszer annyi energiát adhat vissza, mint amennyit beletápláltak. De éppen ez utóbbit nem tudják demonstrálni az USA-ban és Kanadában folyó tóriumreaktor-kísérletek. Az indiaiaknak talán most sikerül, ha beindul az építés alatt álló erőmű.

Az első tóriummal működő kísérleti reaktorok Indiában és az USA-ban már működnek, de az átállás nagyon drága lenne. Rubbia és csapata számítása szerint egy tóriumos erőmű felépítése nagyjából hárommilliárd dollárba kerül, de ha egyszer beindul, sokáig üzemeltethető.

A Föld tóriumtartaléka 1,5 és 2 millió tonna lehet; a legjelentősebb lelőhelyek Ausztráliában, Indiában, Brazíliában és Törökországban találhatóak. Magyarországon a Mecsekben és a Soproni-hegység egyes kőzeteiben is van.

Összegezve: az uránra alapuló reaktorok még sokáig üzemelhetnek, pedig az urán fogy, a reaktorok pedig nagy emberi odafigyelést követelnek. A tóriumra épülő reaktorok megfelelnek az elvárásoknak, de még fejleszteni kell őket. A fúziós reaktorok üzembe állításáig legalább száz év kell, ha egyáltalán megvalósíthatók. A szaporító reaktorok még nem eléggé gazdaságosak, így nem terjedhetnek el. Lehetséges, hogy valami egészen más úton jut az emberiség tiszta, olcsó, elegendő, veszélytelen és környezetkímélő energiához.

Hankó Ildikó