Sztuczne Słońce na Ziemi

Trwa zażarta dyskusja między „atomistami”, „węglowcami”, a ekologami o najlepsze źródło energii. Już za 20 – 30 lat spór ten może odejść do lamusa. Czy istnieje zatem inne źródło energii? Otóż istnieje. Jego wykorzystanie sprawi że, nie tylko nie będzie potrzeby ogłaszania 40 – go stopnia zasilania, ale więcej energii będzie pod dostatkiem, a wiele wynalazków które pozostają dziś tylko w sferze teoretycznych modeli (ze względu na ich energochłonność) stanie się rzeczywistością.

    Reakcja termojądrowa znana jest od końca lat 40 – stych ubiegłego stulecia. Polega ona na połączeniu dwóch jąder lekkich pierwiastków (wodór) w jeden cięższy (hel). Nie jestem fizykiem więc nawet nie silę się na dokładne tłumaczenie procesu, co najważniejsze produktem owego procesu są także (w naszym przypadku przede wszystkim) ogromne ilości energii. Jest jej wielokrotnie więcej niż w klasycznej reakcji jądrowej. Obecnie owa technologia wykorzystywana jest tylko do celów militarnych (bomba wodorowa). Możliwość kontroli owej reakcji jest tam bardzo ograniczona i trwa ona ułamek sekundy. Od kilku lat prowadzone są jednak bardzo intensywne prace w Europie I USA nad budową reaktora dzięki któremu będzie możliwe przemysłowe wykorzystanie termojądrowej syntezy.

   Tytuł mojego artykułu nie jest abstrakcyjny, tego typu syntezy zachodzą na Słońcu. Problem z jakim mierzyli i mierzą się naukowcy to stworzenie wewnątrz reaktora warunków jakie panują we wnętrzu  gwiazdy. Chodzi o sięgającą milionów stopni temperaturę i ciśnienie rzędu kilkunastu milionów atmosfer. W ZSRR zbudowano pierwszy doświadczalny reaktor termojądrowy w 1956 roku, kolejny w 1975. W Wielkiej Brytanii istnieje największy z dotychczas zbudowanych reaktorów Joint European Torus (JET). Problemem były że reakcja termojądrowa w obu przypadkach trwała tylko kilka sekund. Dzięki technologicznym postępom obecnie są realizowane dwa wielkie projekty budowy reaktorów i pojawiła się nadzieja na okiełznanie tej technologii.

   International Thermonuclear Experimental Reactor (ITER) to wspólne przedsięwzięcie UE, USA, Rosji, Chin, Japonii I Korei Południowej. Kompleks powstaje w Cadarache w południowej Francji, koszt jego budowy to 10 mld €. Porozumienie podpisano w Paryżu w listopadzie 2007 roku, budowa rozpoczęła się w ubiegłym a moc operacyjną ma uzyskać w 2018. Jednym z najważniejszych elementów są ogromne, ważące po kilkaset ton, elektromagnesy mające generować pole magnetyczne 100 tyś razy silniejsze od ziemskiego. Celem eksperymentu jest utrzymanie stabilne reakcji przez okres kilkunastu minut. Jeśli wszystko się uda reaktory energetyczne wejdą do masowego użytkowania przed 2050.

  Nie wykluczone że Europę ubiegną USA, mają oni bowiem swój własny projekt i jest on zdecydowanie bardziej zaawansowany. Budowę reaktora NIF (Narodowy Zakład Zapłonu) rozpoczęto w 1997roku. Budowę której koszy wyniósł 3,5 mld $, pokrytych w większości przez Departament Energetyki, zakończono 31 marca 2009. W 2010 odbyły się pierwsze testy, wyniki są obiecujące, ale trzeba pamiętać że mamy do czynienia z reaktorem doświadczalnym a nie energetycznym. NIF oparty jest na innym rozwiązaniu. Inicjatorem termojądrowej reakcji są 192 lasery, warunki panujące wewnątrz wiązki laserowej są bowiem najbardziej zbliżone do tych na powierzchni gwiazdy. Moc owego urządzenia to 500 terawatów. 

   Jak już pisałem sukces któregoś z tych przedsięwzięć zmieni oblicze światowej energetyki. Paliwo do owych reakcji jakim jest Deuter – izotop wodoru można pozyskiwać z wody morskiej. Jeden taki reaktor może mieć moc kilkunastu „konwencjonalnych atomowych”. Nie ma problemu z utylizacją odpadów, bo jednym jest nieszkodliwy i niewchodzący w reakcje chemiczne hel. W przypadku awarii nie ma występuje szkodliwe promieniowanie.

    Nie mam wątpliwości że opanowanie kontrolowanej reakcji termojądrowej jest możliwe. Zasadnicze pytanie jednak brzmi. Czy jesteśmy już technologicznie na tyle rozwinięci aby to zrobić. Odpowiedź poznamy w najbliższych latach, ma przekonanie że będzie pozytywna. Nie wiem czy zdajemy sobie sprawę jak bardzo rewolucyjna będzie to zmiana nie tylko dla energetyki. Oczywiście że takie reaktory będą początkowo potwornie kosztowne. Zadajmy sobie jednak pytanie ile kosztują nas obecne kopalne źródła energii, ile mogą kosztować potencjalnie odnawialne. Astronomiczne idące w dziesiątki miliardów Euro czy Dolarów kwoty nie wydadzą się nam wcale wygórowane.

 Storna projektu ITER

http://www.iter.org/default.aspx

Strona projekt NIF

https://lasers.llnl.gov/