W piątek 1 grudnia w Japonii oficjalnego otwarcia doczekał się największy na świecie eksperymentalny reaktor fuzji jądrowej. Technologia fuzji jądrowej póki co jest w powijakach, ale wielu widzi ją jako odpowiedź na przyszłe potrzeby energetycznej ludzkości. Takie projekty jak ten pomogą ją dopracować.
Przyszłość energetyki?
Omawiany reaktor fuzji jądrowej, czyli JT-60SA to tak zwany tokamak. Tokamaki kształtem przypominają obwarzanki i wykorzystują pola magnetyczne, by generować i stabilizować bardzo gorącą plazmę. Buduje się je, by prowadzić kontrolowane reakcje fuzji jądrowej, takie jak te zachodzące wewnątrz naszego Słońca. Dlatego też często nazywa się je sztucznymi słońcami.
Warto wspomnieć, że reaktory jądrowe wykorzystywane obecnie w elektrowniach atomowych na całym świecie wytwarzają energię na drodze reakcji rozszczepienia jąder atomowych. Z kolei wewnątrz Słońca i tokamaków dochodzi do reakcji fuzji jądrowej, czyli łączenia się par jąder atomowych w większe atomy.
Celem reaktora JT-60SA będzie sprawdzenie, czy fuzja jądrowa może być bezpiecznym i bezemisyjnym źródłem energii. Naukowcy chcą też wykorzystać go, by sprawdzić, czy tokamaki byłyby w stanie wytwarzać więcej energii niż zużywają, zwłaszcza na dużą skalę. Ta kwestia dotychczas była problematyczna.
Największy tokamak na świecie, a przynajmniej na razie
JT-60SA to wspólny projekt Unii Europejskiej i Japonii. Reaktor ma wysokość sześciu pięter i znajduje się w hangarze w mieście Naka, na północny-wschód od Tokio. Plazma wirująca w jego wnętrzu ma osiągać temperaturę 200 milionów stopni Celsjusza. Jest on jednak przedsmakiem tego, co zaoferuje jego jeszcze większa wersja, czyli budowany we Francji Międzynarodowy Eksperymentalny Raktor Termojądrowy (ITER).
Realizacja projektu ITER przebiega ze sporymi opóźnieniami, poważnym problemami technicznymi i niedoborach w budżecie. Naukowcy mają jednak nadzieję, że ITER pozwoli osiągnąć świętego Graala technologii syntezy jądrowej, czyli energię netto.
Jak dotychczas energię netto na drodze fuzji jądrowej udało się uzyskać jedynie w Stanach Zjednoczonych, ale nie w tokamaku, a w innym typie eksperymentalnego urządzenia. W urządzeniu tym dokonuje się inercyjnej syntezy jądrowej, z wykorzystaniem wysokoenergetycznych laserów, które kierowane są jednocześnie na niewielki cylinder zawierający wodór. Dopiero okaże się, czy i tokamaki będą w stanie dostarczać więcej energii niż zużywają.
Technologia, która budzi kontrowersje
Czy budowa tokamaków takich jak JT-60SA i ITER w ogóle ma sens? Te projekty mają zarówno swoich zwolenników, jak i przeciwników. Ich przeciwnicy zwracają uwagę na ogromne koszty ich realizacji, a także potencjalne zagrożenie, jakie reaktory fuzyjne mogą stwarzać. Ponadto reaktory te będą ich zadaniem produkować dużo radioaktywnych odpadów.
Zwolennicy projektów utrzymują z kolei, że większość krytyki wynika z braku odpowiedniej wiedzy. Reaktory fuzyjne podobno są bowiem projektowane tak, aby produkowały mniej niż jedną setną odpadów produkowanych przez tradycyjne elektrownie atomowe. Podobno mają też nie wytwarzać izotopów radioaktywnych o długim czasie rozpadu. Co jednak najważniejsze, w reaktorach fuzyjnych nie będą mogły zajść żadne niekontrolowane reakcje, ponieważ znajdujące się w nich paliwo wystarczy na podtrzymanie reakcji przez co najwyżej minutę.
Największym problemem reaktorów fuzji jądrowej (poza ich zdolnością do wytwarzania energii netto) wydaje się być w tej chwili wytwarzanie tak zwanych wysokoenergetycznych neutronów. Takie neutrony mogą powodować zbyt szybkie zużywanie się tokamaków i ich napromieniowywanie, wpływając na ich praktyczność. W ramach projektu ITER naukowcy zamierzają jednak opracować metody na radzenie sobie z nimi.
Źródło: The Guardian, fot. tyt. F4E/QST