Pod koniec lipca tego roku w centrum badawczym Cadarache na południu Francji ruszył montaż największego na świecie reaktora fuzyjnego, czyli tokamaka ITER. W budowę zaangażowały się USA, Rosja, Chiny, Indie, Japonia, Korea Południowa i Unia Europejska, a więc także naukowcy z Polski, a konkretnie z Politechniki Łódzkiej. Czy fuzja termojądrowa zrewolucjonizuje cały świat, dowiemy się za 25, 50, a może dopiero za 100 lat.

Słoneczny reaktor

Gwiazdy, w tym nasze Słońce, czerpią energię z reakcji termojądrowych. W budowanym ITER ta sama reakcja co w jądrze Słońca, które jest takim ogromnym reaktorem, będzie przeprowadzana w sposób kontrolowany. ITER będzie reaktorem doświadczalnym. Ciepło wytworzone przez niego nie będzie wykorzystywane do produkcji prądu, ale ma dać odpowiedź, jak w przyszłości projektować nowe elektrownie. Niedawno ogłoszono, że budowany we Francji reaktor zacznie działać w 2025 r., a pierwsze elektrownie być może pojawią się w 2050 r.

Łączenie

W klasycznych reaktorach jądrowych pracujących w elektrowniach atomowych rozszczepiane jest jądro atomu. W reaktorach fuzyjnych jest na odwrót. Jądra się łączy. Najczęściej są to jądra deuteru i trytu, z których powstają jądro helu i neutron oraz wydzielana jest olbrzymia energia. Do wywołania reakcji konieczne jest ogrzewanie niewielkiej ilości paliwa do bardzo wysokiej temperatury. Badania nad tym prowadzone są w Narodowym Instytucie Zapłonu (National Ignicion Facility) w USA. Dwumilimetrowa kulka paliwa deuterowo-trytowego atakowana jest impulsem laserowym o mocy 500 terawatów. Dzięki temu temperatura w niewielkiej kulce osiąga miliardy stopni Celsjusza, co ma być początkiem fuzji jądrowej. Zyskana energia W ITER gaz deuteru z trytem będzie ogrzewany i jonizowany prądem elektrycznym. Dzięki temu stanie się plazmą. Plazma z kolei za pomocą bardzo silnych elektromagnesów będzie utrzymywana z dala od ścian reaktora. Dodatkowo, aby nie tracić energii, wokół plazmy utrzymywana będzie próżnia. Docelowo plazma, podgrzewana przez przepuszczane przez nią prąd i mikrofale, ma osiągnąć temperaturę 150 milionów stopni Celsjusza. Rozpędzone cząstki zderzą się i dojdzie do fuzji. W niewielkich reaktorach trzeba użyć więcej energii, niż otrzymujemy z zachodzącej w nich krótkotrwałej reakcji. Naukowcy chcą osiągnąć w ITER taki zysk energii, aby wytworzone ciepło ogrzało wodę, która w postaci pary napędzałaby turbiny produkujące prąd, czyli klasycznie, tak jak w elektrowniach atomowych czy węglowych.

Plazma

– zjonizowana materia przypominająca gaz. Po raz pierwszy nazwę tę zastosował noblista Irving Langmuir. Z gorącej plazmy zbudowana jest większość gwiazd. Wykorzystywano ją również do produkcji cienkich telewizorów. W ekranie do stanu plazmy doprowadzano ksenon i neon. Obecnie tę technologię wyparły tańsze w produkcji telewizory LCD, choć zwyczajowo na duże telewizory wciąż mówimy „plazma”.

Tokamak

– skrót rosyjskiej nazwy: toroidalna komora z cewką magnetyczną. W tokamaku przeprowadza się na małą skalę kontrolowaną reakcję termojądrową. Pierwsze urządzenie powstało już w 1956 roku w Moskwie. Największym obecnie tokomakiem jest JET z Wielkiej Brytanii, wykorzystywany do testowania rozwiązań dla reaktora ITER.