A tudomány az atomenergiában, az atomenergia Magyarországon Dr. Aszódi Attila igazgató, BME Nukleáris Technikai Intézet elnök, MTA Energetikai Bizottság Atomenergiáról mindenkinek Magyar Tudományos Akadémia 2009. november 24. A 2. világháború után Hirosima 1945. augusztus 6. A második világháború után, az atombomba és a radar megjelenésének hatására a politikusok felismerték a fizika fontosságát. A 3. világháborútól való félelem sürgıs intézkedések Az 1949 elsı ötéves terv: 177,5 millió Ft beruházást irányzott elı tudományos kutatóintézetek létesítésére és bıvítésére A teljes keret 40 százalékát a KFKI felépítésére és felszerelésére szánták. OAH - TIT, MTA, 2009.11.24. Dr. Aszódi Attila, BME NTI 1 OAH - TIT, MTA, 2009.11.24. Dr. Aszódi Attila, BME NTI 2 MTA Központi Fizikai Kutató Intézet Az MTA KFKI 1950. szeptember 1-én kezdte meg hivatalos mőködését Célja: A magyar fizikának a többi tudományágéhoz képest is nagyobb elmaradottságból való kiemelése volt. Elsı igazgatója: Kovács István atomfizikus Magyarországon nem folyt atomfegyver-kutatás Szalay Sándor és a mecseki urán 1949-ben kezdeményezte Szalay Sándor professzor Magyarországon az urán kutatást. Az urándúsulás mechanizmusát 1950-51-ben meg is magyarázta, és ennek köszönhetıen a Mecsekben hamarosan a kitermelhetı uránt is megtalálják Szalay Sándor sikeres kutatási eredményeinek köszönhetıen 1954-ben kutató intézetet alapíthat, mely késıbb MTA Atommagkutató Intézete néven lesz ismert Ebbıl az idıbıl származik az egyik legismertebb debreceni felfedezés: a neutrínó visszalökı hatásának publikációja OAH - TIT, MTA, 2009.11.24. Dr. Aszódi Attila, BME NTI 3 OAH - TIT, MTA, 2009.11.24. Dr. Aszódi Attila, BME NTI 4
Simonyi Károly és az elsı gyorsító 1951. december 22: Magyarországon elıször végeztek mesterségesen gyorsított elemi részecskékkel atommag-átalakítást A gyorsító a Mőegyetem soproni Bánya-, Kohó- és Erdımérnöki Karának elektrotechnika tanszékén épült Simonyi Károly professzor irányította az építést 1952-ben megalakult a KFKI atomfizikai osztálya Simonyi Károly vezetésével, a berendezés a KFKI-ba került, ahol átépítés után elektrongyorsítóként 1962-ig mőködött. Jelenleg az ELTE TTK épületében van kiállítva. KFKI Kutatóreaktor építése 1956 után a KFKI-ban az alapkutatások mellett elıtérbe kerültek az alkalmazott kutatások, sıt a nyugati embargó hatásainak csökkentése céljából a technológiai fejlesztések és a gyártás is. Az alapkutatások azonban mindig jelentıs súllyal szerepeltek a részecskefizika, magfizika, optika, szilárdtestfizika, anyagtudomány, őrkutatás stb. területén. 1956-ban kormánydöntés alapján Pál Lénárd vezetésével kezdték építeni a kísérleti reaktort OAH - TIT, MTA, 2009.11.24. Dr. Aszódi Attila, BME NTI 5 1959 március 29-én helyezték üzembe a KFKI reaktorát Szovjet tervek szerint, a Szovjetunió szállította, és szovjet szakemberek vezetésével építették fel A BKR, úgynevezett tartály típusú, könnyő vízzel moderált és hőtött kutatóreaktor. Eredeti hıteljesítménye 2 MW volt. 1959-ben az MTA és az OAB elnöksége jóváhagyta a KFKI feladatának új megfogalmazását: Alap- és alkalmazott kutatások folytatása általában a kísérleti fizika és különösen az atomenergia békés felhasználásával kapcsolatos fizikai, kémiai és mőszaki tudományok területén. KFKI Kutatóreaktor OAH - TIT, MTA, 2009.11.24. Dr. Aszódi Attila, BME NTI 6 Atomerımő és oktatóreaktor gondolata Hazánk energiahordozó-szegénységi problémáját felismerve számos mérnök, energetikus kezdett foglalkozni egy lehetséges atomerımő gondolatával 1961-ben megkezdıdött az energetikai szakemberek atomenergia szakirányú továbbképzése 2 éves tanfolyamok keretében, a KFKI közremőködésével a BME Hıerımővek Tanszéken Lévai András prof. vezetésével. Felmerül az igény egy oktatóreaktorra KFKI munkatársai 1961-ben készítették el a terveket, de 61-tıl 64/65-ig Magyarországon az az irányelv érvényesült, hogy a hazai energiafogyasztást a fosszilis hordozókra kell inkább alapozni. Nincs szükség atomerımőre. Ez néhány évre visszavettette az atomenergiai kutatásokat. 1962-ben Dr. Lévai András professzor lesz az energetikáért felelıs nehézipari miniszter-helyettes, neki köszönhetıen újra pozitív a politika hozzáállása az atomerımővekhez. Késıbb az 1973-as olajválság adja meg az újabb lendületet az atomerımő felépítésének. OAH - TIT, MTA, 2009.11.24. Dr. Aszódi Attila, BME NTI 7 OAH - TIT, MTA, 2009.11.24. Dr. Aszódi Attila, BME NTI 8
1963. december 6-án a KFKI Fizikai-optikai Laboratóriumban mőködni kezdett az elsı lézer Magyarországon Infravörös fényt sugárzó hélium-neon gázlézer. Lézerkutatások MTA ATOMKI, Debrecen 1971: MTA ATOMKI új gyorsítója: 5 MV-os Van de Graaff részecskegyorsító Ionválaszték: H+, 3He+, 4He+, C+, N+, O+ Berendezések: macro- PIXE, pásztázó nukleáris mikroszonda, elektronspektrométer, magfizikai mérıhely OAH - TIT, MTA, 2009.11.24. Dr. Aszódi Attila, BME NTI 9 1971 BME oktatóreaktor avatása OAH - TIT, MTA, 2009.11.24. Dr. Aszódi Attila, BME NTI 11 OAH - TIT, MTA, 2009.11.24. Dr. Aszódi Attila, BME NTI 10 KFKI ZR-6 kísérletek 7 KGST ország 1971-ben Ideiglenes Nemzetközi Kutató Kollektíva alapításáról döntött, a kollektíva a KFKI-ban dolgozik, itt építik fel a ZR-6 modellrektort. A kollektíva feladata, hogy pontos reaktorfizikai adatokat ("benchmark") szolgáltasson az erımővi VVER reaktorok tervezéséhez és üzemeltetéséhez és segítsen a VVER- 1000 reaktorra jellemzı jelenségek megértésében. 1972. november 28-án volt az elsı kritikussági kísérlet. A mérési programban Szatmáry Zoltán és Gadó János játszották a legfontosabb szerepet. 1990. november 27-én a ZR-6 kritikus rendszer tudományos tanácsa befejezettnek nyilvánította a programot, a reaktort 1991-ben leszerelték. 1972. és 1990. között 335 különbözı zónakonfiguráción kb. 8000 nukleáris üzemórán keresztül 15 féle méréstípuson közel 60 külföldi és magyar kutató dolgozott a reaktoron. A kutatói közösség AER néven ma is mőködik. OAH - TIT, MTA, 2009.11.24. Dr. Aszódi Attila, BME NTI 12
Magyar doziméter az őrben KFKI:1978-ban Fehér István vezetésével érzékeny, széles méréshatárú termolumineszcens dózismérıt és fedélzeti mérésre alkalmas kismérető, kompakt termolumineszcens dózismérı kiértékelıt fejlesztettek, a Pille volt az elsı, a fedélzeten kiolvasható doziméter. A 90-es évektıl a Pille újabb változatát sikeresen használják a NASA és az ESA őrhajósai a MIR őrállomáson is. A PILLE földi, telepes változatát a paksi atomerımőben standard mőszerként használják. Farkas Bertalan a magyar fejlesztéső Pille 79 sugárdóziskiolvasó készülékkel a Szaljut-6 őrállomás fedélzetén Fúziós kutatások kezdete 1979 kismérető TOKAMAK-ot telepítettek a KFKI-ba is egy kismérető TOKAMAK, elsısorban plazmadiagnosztikai célokra, a mérési módszerek kipróbálására és fejlesztésére. A TOKAMAK berendezést a Kurcsatov Intézet szállította, és üzembe helyezte. 1997-ben szerelték le. A Pille ma OAH - TIT, MTA, 2009.11.24. Dr. Aszódi Attila, BME NTI 13 1982. december 14-én 21 óra 45 perckor életre kelt hazánk elsı energiatermelı reaktorblokkja, mely két héttel késıbb már az országos hálózatra csatlakoztatva termelte az áramot A 4. blokk 1987-ben kezdi meg a termelést Paksi Atomerımő OAH - TIT, MTA, 2009.11.24. Dr. Aszódi Attila, BME NTI 14 A 80-as évek 1985-ben átadták a KFKI AEKI-ben kidolgozott VERONA reaktormonitorozó rendszert a paksi atomerımő 1. és 2. blokkjánál. Hasonló, továbbfejlesztett rendszerek mőködnek 1986-tól a 3. és 1987-tıl a 4. blokknál. 1985 óta mőködik a KFKI AEKI-ben a Paksi Modellkísérlet (PMK) kísérleti berendezés, a paksi atomerımő primerkörének termohidraulikai modellje. 1989. márciusában átadták a paksi atomerımő teljes léptékő tréning szimulátorát. OAH - TIT, MTA, 2009.11.24. Dr. Aszódi Attila, BME NTI 15 OAH - TIT, MTA, 2009.11.24. Dr. Aszódi Attila, BME NTI 16
A 90-es évek 1992. január 1-én az MTA Központi Fizikai Kutató Intézet (KFKI) átalakul és belıle jogilag önálló, pénzügyileg független intézetek válnak ki: KFKI Anyagtudományi Kutató Intézet (ATKI), KFKI Atomenergia Kutató Intézet (AEKI), KFKI Mérés- és Számítástechnikai Kutató Intézet (MSZKI), KFKI Részecske- és Magfizikai Kutató Intézet (RMKI), KFKI Szilárdtestfizikai Kutató Intézet (SZFKI). Az AEKI legnagyobb feladata a paksi atomerımő biztonságának újraértékelésére szolgáló AGNES projekt. Az 1991-94 között zajlott országos fontosságú projektben, amelyet az OAH kezdeményezett, az AEKI a VEIKI és az ERİTERV, valamint a Paksi Atomerımő Rt. munkatársainak a közremőködésével és jelentıs nyugati cégek bevonásával hajtotta végre. A KFKI felújított, immár10 MW-os reaktora 1993 novemberében kapta meg az üzemeltetési engedélyt. OAH - TIT, MTA, 2009.11.24. Dr. Aszódi Attila, BME NTI 17 BME Nukleáris Technikai Intézet Országos oktatási feladatok a nukleáris tudományban Nagy értékő oktatóreaktor a kísérletes oktatáshoz Medence típusú reaktor, könnyővíz hőtéső és moderálású 10% dúsítású üzemanyag 100 kw névleges teljesítmény 1971 óta üzemel Napjainkban A KFKI Kutatóreaktor és a BME Oktatóreaktor eredményesen mőködik. Magyarország az atomenergiát alkalmazó 30 ország egyike. Folyamatos munka a meglévı reaktorok biztonságnövelésén. Aktív közremőködés a fúziós energiatermelés nemzetközi fejlesztésében (ITER). Magyar részétel a 4. generációs atomerımővek fejlesztésében. Magyar részvétel több Európai Uniós kutatási programban. Kutatási nagyberendezés az elmúlt 2 évtizedben hazánkban nem épült. OAH - TIT, MTA, 2009.11.24. Dr. Aszódi Attila, BME NTI 18 BME NTI Oktatás Fizikus BSc & MSc Energetikai mérnök BSc & MSc (atomenergetika szakirány) Átoktatás: vegyészkar, ELTE Külföldi diákok, NAÜ ösztöndíjasok Látogatócsoportok: évente ~2000-3000 fı (fıként középiskolások) Kutatás rendkívül fontos eredmények közvetlenül hasznosulnak az oktatásban OAH - TIT, MTA, 2009.11.24. Dr. Aszódi Attila, BME NTI 19 OAH - TIT, MTA, 2009.11.24. Dr. Aszódi Attila, BME NTI 20
Modern számítógépi technológiák (GPU) Pozitron-emissziós tomográfia (PET) Részecskegyorsító (tipikusan ciklotron) szükséges a pozitron-sugárzó izotópok elıállításához Itthon Debrecenben, Kecskeméten, Budapesten mőködik PET berendezés OAH - TIT, MTA, 2009.11.24. Dr. Aszódi Attila, BME NTI 21 OAH - TIT, MTA, 2009.11.24. Dr. Aszódi Attila, BME NTI 22 3D Monte Carlo PET rekonstrukció GPU-n A fizikatanítás eredményessége a közoktatásban Forrás: BME, SE, Mediso (jelenleg futó NKTH kutatási projekt) OAH - TIT, MTA, 2009.11.24. Dr. Aszódi Attila, BME NTI 23 OAH - TIT, MTA, 2009.11.24. Dr. Aszódi Attila, BME NTI 24
A fizikatanítás eredményessége a közoktatásban Mérnöki szakokon alapvetı követelmény a fizika alkalmazásszintő, jó ismerete Természettudományos képzési területen dolgozó egyetemi oktatók benyomása az elmúlt években: a hallgatók fizika és matematika tudása lényegesen elmarad a korábban megszokott szinttıl. Energetikai mérnök elsı beiskolázott évfolyam hallgatói Összes felvett hallgató a 2005/2006-os félévben 66 fı volt, ebbıl elbocsátott 31 fı (jellemzıen a 2. félév után). 8; 23% A 2005/2006 tavévben tanévben felvettek felvettek (azon 35 fı sorsa, akik nem buktak ki) 3; 9% 24; 68% Aktív Diplomát szerzett Passzív OAH - TIT, MTA, 2009.11.24. Dr. Aszódi Attila, BME NTI 25 OAH - TIT, MTA, 2009.11.24. Dr. Aszódi Attila, BME NTI 26 A felmérı dolgozat Elsısorban a középiskolai tudásanyag meglétét vizsgálta (nem PISA-szemlélető felmérés) Különbözı szintő és jellegő feladatok (teszt, indoklás, vizsgálati módszer, számítás) Elérhetı maximális pontszám: 50 6 oktatási intézményben 1324 beiratkozó diák írta meg a dolgozatot 2008 szeptemberében a regisztrációs héten BME Természettudományi Kar BME Villamosmérnöki és Informatikai Kar Debreceni Egyetem Mőszaki Kar Eötvös Loránd Tudományegyetem Természettudományi Kar Kecskeméti Fıiskola GAMF Kar Nyíregyházi Fıiskola Mőszaki és Mezıgazdasági Fıiskolai Kar Ebbıl 142 fı a BME TTK és az ELTE TTK fizika BSc szakjaira jelentkezett (közülük került ki a tanulmányi versenyeken résztvevık zöme) OAH - TIT, MTA, 2009.11.24. Dr. Aszódi Attila, BME NTI 27 Eredmények Gyengén sikerült (teljesítési átlag: 30%). A hallgatók 83%-a (!) nem érte el az 50%-ot várható, hogy ık nem tudják teljesíteni az elsı félévet sem. OAH - TIT, MTA, 2009.11.24. Dr. Aszódi Attila, BME NTI 28
Az érettségi szintjének összefüggése a teljesítési aránnyal A fizikából érettségizettek aránya az 1324 fıbıl Az érettségi és a dolgozatok teljesítési szintje közötti összefüggés Az érettségi szintjének összefüggése a teljesítési aránnyal OAH - TIT, MTA, 2009.11.24. Dr. Aszódi Attila, BME NTI 29 A dolgozatok eredményei a felvételi pontszámok tükrében Alacsony felvételi pontszámú hallgatónak nincs esélye elfogadható szintő dolgozatot írni. Megmutatkoznak a felvételi rendszer visszásságai: a pontszámok kialakításának minden résztvevıje egy irányban érdekelt, tarthatatlan a minimális ponthatár alacsony szintje. OAH - TIT, MTA, 2009.11.24. Dr. Aszódi Attila, BME NTI 31 OAH - TIT, MTA, 2009.11.24. Dr. Aszódi Attila, BME NTI 30 A legfontosabb ajánlások A természettudományos tárgyak óraszámának növelése a középiskolában, reálosztályok bevezetése. Több kísérlet, gyakorlati oktatás. A matematika mellett még egy természettudományos tárgyból (biológia, fizika, földrajz vagy kémia) érettségi vizsga elıírása. Az emeltszintő érettségi megkövetelése az egyetemi felvételhez. A biológia, fizika, földrajz, kémia tanári pályák népszerősítése, ösztöndíjak bevezetése. OAH - TIT, MTA, 2009.11.24. Dr. Aszódi Attila, BME NTI 32
Új diplomások iránti igény A modern társadalom jólétét az ipar tudja megteremteni! Rengeteg fejlesztés, sok megoldandó kérdés (klímaváltozás, ellátásbiztonság, importfüggıség, gazdaságosság) az energetikában. Nagy nemzetközi energetikai cégek, pl. a francia AREVA és EdF, a belga Suez, az amerikai GE és Westinghouse cégek egyenként körülbelül évi 500-500 új mérnököt terveznek felvenni a következı 10 évben, ami összesen 20-25.000 fı fiatal mőszaki szakembert igényel egy évtized alatt! Felméréseink szerint a hazai energetikában 10 év alatt kb. 1200 mőszaki diplomás (BSc+MSc) szakemberre lesz szükség. Finnországban az új blokk építésrıl szóló döntés óta kb. megtízszerezıdött a nukleáris energetikát tanuló egyetemi hallgatók száma! Az új magyar atomerımővi blokkok építése és a meglévık üzemidıhosszabbítása további hazai szakemberigény-növekedést okoz! Tessék természettudományokat és mőszaki tudományokat tanulni!!!!!!!! www.reak.bme.hu/aszodi Köszönöm a figyelmet! OAH - TIT, MTA, 2009.11.24. Dr. Aszódi Attila, BME NTI 33 OAH - TIT, MTA, 2009.11.24. Dr. Aszódi Attila, BME NTI 34