12

Reaktor syntezy termojądrowej już w 2025? Byłoby super, ale…

Synteza termojądrowa to jeden z technologicznych Świętych Gralli dla naszej cywilizacji. Gdyby udało się stworzyć reaktor, działający stabilnie na tej zasadzie i niewymagający dużych nakładów energii do wywołania tej reakcji, duża część problemów naszej planety odeszłaby w niepamięć. Dotychczasowe próby nie napawają jednak optymizmem, dlatego kolejny projekt tego typu, zapowiadający uruchomienie reaktora już na 2025 r. traktować trzeba z dużą rezerwą.

Synteza jądrowa

Synteza jądrowo to zjawisko dość powszechne, tyle że w skali wszechświata, a nie naszej planety. Zachodzi w każdej „działającej” gwieździe, a polega na łączeniu lżejszych atomów w cięższe. Przy okazji tej reakcji wydzielają się ogromne ilości ciepła, czego doświadczamy codziennie, gdy tylko nasze słońce pojawi się na nieboskłonie.

Problem w tym, że o ile w warunkach panujących wewnątrz słońca, przy olbrzymim ciśnieniu do zaistnienia tej reakcji „wystarczają” temperatury rzędu kilku milionów stopni Celsjusza, na Ziemi potrzebujemy już około 100 milionów. Taka temperatura potrzebna jest, aby doprowadzić deuter i tryt do postaci plazmy, co jest niezbędne do ich połączenia.

Zaletą syntezy, poza oczywistą efektywnością energetyczną, jest jej ekologiczna czystość. O ile wszyscy wiemy jakie nieprzyjemności mogą nas spotkać po zetknięciu się z odpadami pozostałymi po klasycznej elektrowni atomowej, to pozostałości po tej reakcji mogą co najwyżej zmienić ton naszego głosu na wyższy. Po fuzji wytworzony zostaje bowiem nieszkodliwy, a wręcz zabawny hel. Żeby być uczciwym, trzeba dodać że pewne ilości materiałów radioaktywnych pośrednio też tutaj powstają, ale, przynajmniej w teorii, ma być ich wielokrotnie mniej i o krótszym czasie rozpadu.

DCIM100MEDIADJI_0426.JPG

Problemy, problemy, problemy…

Skoro zalety mamy już omówione, przejdźmy do wad. Krótko mówiąc, jak na razie nie potrafimy takiej fuzji przeprowadzić ani stabilnie, ani efektywnie. Fuzję przeprowadzamy na dziś w urządzeniach o nazwie tokamak, wytwarzających potężne pole magnetyczne, które są na baaardzo wczesnym etapie rozwoju. Największy z nich, znajdujący się w Wielkiej Brytanii JET (Joint European Torus) potrafi osiągnąć moc 16 MW, niestety trwałość plazmy to kilka sekund, a nakłady energii potrzebne do jej uzyskania przewyższają „zyski”.

Kolejną konstrukcją, ciągle nie działającą, jest powstający we Francji reaktor ITER pokazujący najlepiej skalę wyzwań, jakie stoją przed zwolennikami tej technologii. Projekt pochłania ogromne ilości pieniędzy, szacuje się, że po ISS jest drugim najdroższym projektem w historii ludzkości i ciągle nie działa. O ile jeszcze parę lat temu jego uruchomienie przewidywano na 2019, to dziś ocenia się, że może to nastąpić w okolicy 2035 roku…

SPARC wchodzi cały na biało

W tym właśnie momencie na scenie pojawia się prywatny projekt o nazwie SPARC. Sama nazwa, szczególnie po rozwinięciu skrótu Soonest/Smallest Private-Funded Affordable Robust Compact (Najszybszy/najmniejszy, finansowany ze środków prywatnych, niedrogi, solidny, kompaktowy) brzmi już sympatycznie, a pewnej wiarygodności projektowi dodaje to, że opracowywany jest na słynnej uczelni MIT.

Główną przewagą, jaką miałby dysponować SPARK, jest nowatorski sposób wytwarzania pola magnetycznego, potrzebnego do utrzymania plazmy pod kontrolą. Twórcy chcą wykorzystać do tego opracowane niedawno wysokotemperaturowe magnesy nadprzewodzące, które potrafią wytworzyć pole znacznie mocniejsze, niż to którym dysponować ma ITER. Co więcej, nowa technologia pozwala wielokrotnie zmniejszyć rozmiary reaktora, co również będzie mieć przełożenie na koszty całego projektu.

Według symulacji przeprowadzonych przez twórców, jeśli wszystko pójdzie dobrze, reaktor powinien oddać 2 do 10 razy więcej energii, niż jest potrzebnych do zainicjowania i podtrzymania jego działania. Cały system generowałby rozgrzaną parę, która w klasyczny sposób napędzałaby turbiny i generatory prądu elektrycznego.

Naukowcy stojący za projektem (powstałym dwa lata temu) wierzą, że pracę nad budową urządzenia uda się rozpocząć za rok, a uruchomienie reaktora miałoby nastąpić w 2025 r. Do 2035 r. przewidują stworzenie całego stabilnego systemu, i szacują, że elektrownie bazujące na tej technologii byłyby w stanie generować od 250 do 1000 MW każda.

Wątpliwości…

Cóż, jeśli ten projekt się powiedzie, SPARC byłby pierwszym reaktorem, w którym osiągnięto by stabilną „płonącą plazmę”, w której ciepło pochodzące z reakcji fuzji, utrzymuje ją bez potrzeby pompowania dodatkowej energii. Pomimo prac wielu ośrodków nikt nie był w stanie tego dokonać, a założenia SPARC ciągle są tylko na papierze. Z drugiej strony, w ostatnich latach mieliśmy tak dużo zrealizowanych „niemożliwych” projektów, że kto wie, może i fuzja do nich dołączy. Naszej cywilizacji z pewnością by to nie zaszkodziło.

Źródło: [1]
Zdjęcie ITER: wikipedia