Europejscy naukowcy twierdzą, że dokonali wielkiego przełomu w opracowaniu sposobu pozyskania energii z syntezy jądrowej — procesu energetycznego napędzającego gwiazdy. Laboratorium JET z siedzibą w Wielkiej Brytanii pobiło swój własny rekord świata pod względem ilości energii, którą uzyskano, ściskając ze sobą dwa izotopy wodoru.
Udany eksperyment niesie ze sobą mnóstwo konsekwencji. W tym tę najważniejszą - jeśli fuzja jądrowa zostanie z powodzeniem odtworzona na Ziemi, umożliwi ona praktycznie nieograniczone dostawy niskoemisyjnej energii.
Na skutek eksperymentu udało się wyprodukować 59 megadżuli energii w ciągu pięciu sekund (11 megawatów mocy). To ponad dwukrotnie więcej niż w podobnych testach przeprowadzonych w 1997 roku.
Nie jest to „powalająca” wydajność energetyczna - wystarczy jednak, aby zagotować około 60 czajników wody. Jednak znaczenie eksperymentu polega na tym, że potwierdza to wybory projektowe, których dokonano dla jeszcze większego reaktora termojądrowego, budowanego obecnie we Francji.
- Eksperymenty JET przybliżają nas o krok do energii termojądrowej – stwierdził dr Joe Milnes, szef operacji w laboratorium reaktora. - Pokazaliśmy, że możemy stworzyć minigwiazdę wewnątrz naszej maszyny i utrzymać ją tam przez pięć sekund, aby uzyskać wysoką wydajność, która naprawdę przenosi nas w nowy wymiar.
Obiekt ITER budowany obecnie w południowej Francji jest wspierany przez konsorcjum światowych rządów, w tym państw członkowskich UE, USA, Chin i Rosji. Oczekuje się, że będzie to ostatni krok na drodze do udowodnienia, że fuzja jądrowa może stać się niezawodnym dostawcą energii w drugiej połowie tego stulecia.
Eksploatacja elektrowni przyszłości opartych na syntezie termojądrowej nie powodowałaby emisji gazów cieplarnianych, a jedynie bardzo małe ilości krótkożyciowych odpadów radioaktywnych.
Energia jest uwalniana poprzez łączenie jąder atomowych, a nie przez ich rozszczepianie, jak w przypadku reakcji rozszczepienia, które napędzają istniejące elektrownie jądrowe. W jądrze Słońca ogromne ciśnienie grawitacyjne pozwala na to w temperaturach około 10 milionów stopni Celsjusza.
Przy znacznie niższych ciśnieniach, jakie są możliwe na Ziemi, temperatury potrzebne do wytworzenia fuzji muszą być znacznie wyższe – powyżej 100 milionów stopni Celsjusza. Nie istnieją materiały, które mogłyby wytrzymać bezpośredni kontakt z takim ciepłem. Tak więc, aby osiągnąć fuzję w laboratorium, naukowcy opracowali rozwiązanie, w którym przegrzany gaz lub plazma jest utrzymywany w polu magnetycznym w kształcie pączka z dziurką w środku.
Joint European Torus (JET) z siedzibą w Culham w hrabstwie Oxfordshire jest pionierem tego podejścia do syntezy jądrowej od prawie 40 lat. A od 10 lat jest konfigurowany tak, aby powielać oczekiwaną konfigurację ITER. Preferowanym przez francuskie laboratorium „paliwem” do wytwarzania plazmy będzie mieszanka dwóch form lub izotopów wodoru zwanych deuterem i trytem.
- To punkt zwrotny, ponieważ wykazali stabilność plazmy przez pięć sekund. To nie brzmi zbyt długo, ale w nuklearnej skali czasu to naprawdę bardzo, bardzo długi czas. I bardzo łatwo jest wtedy przejść z pięciu sekund do pięciu minut, pięć godzin, a nawet dłużej
JET nie mógł już dłużej działać, ponieważ jego miedziane elektromagnesy były zbyt gorące. W przypadku ITER zostaną zastosowane wewnętrznie chłodzone magnesy nadprzewodzące.
Reakcje fuzji w laboratorium, jak wiadomo, zużywają więcej energii do zainicjowania, niż mogą wytworzyć. W Jet do prowadzenia eksperymentów wykorzystywane są dwa koła zamachowe o mocy 500 megawatów.
Istnieją jednak solidne dowody na to, że ten deficyt można przezwyciężyć w przyszłości, w miarę zwiększania skali plazmy. Objętość toroidalnego naczynia ITER będzie 10 razy większa niż JET. Naukowcy mają nadzieję, że francuskie laboratorium osiągnie próg rentowności.
Elektrownie komercyjne, które pojawią się później, powinny wówczas wykazać zysk netto, którym można by zasilać sieć elektryczną.
Pozostaje jednak wiele wyzwań technicznych. W Europie nad tymi wyzwaniami pracuje konsorcjum Eurofusion, w skład którego wchodzi około 5000 ekspertów naukowych i inżynieryjnych z całej UE, Szwajcarii i Ukrainy.
JET prawdopodobnie zostanie wycofany z eksploatacji po 2023 r., a ITER rozpocznie eksperymenty z plazmą w 2025 r. lub wkrótce potem.
