Fuzja jądrowa jako przyszłość elektrowni termojądrowych: Kilka nowych rozwiązań

Instytut Fizyki Plazmy i Laserowej Mikrosyntezy niedawno poinformował o zakończeniu trzeciej, a zarazem ostatniej, kampanii eksperymentalnej DTE3, przeprowadzonej w tokamaku JET. Kampania ta miała na celu badanie procesów fuzji jądrowej oraz technik kontrolowania tych procesów w warunkach zbliżonych do tych, które wystąpią w przyszłych elektrowniach termojądrowych.

Konsorcjum EUROfusion, skupiające naukowców zajmujących się energią jądrową, ogłosiło wyniki swojej najnowszej i zarazem ostatniej kampanii badawczej przeprowadzonej na tokamaku JET. Tokamak JET to największa tego typu konstrukcja na świecie, zlokalizowana w Wielkiej Brytanii. Ponad 300 naukowców obserwowało procesy fuzji jądrowej odbywające się wewnątrz tokamaku. Oprócz tego naukowcy przetestowali różne techniki kontroli tych procesów w warunkach mogących wystąpić w przyszłych elektrowniach termojądrowych. Zespół badaczy obejmował również specjalistów z Instytutu Fizyki Plazmy i Laserowej Mikrosyntezy z siedzibą w Warszawie.

Fuzja jądrowa jest procesem, który dostarcza energię gwiazdom, w tym naszemu Słońcu. Kontrolowanie tego procesu może przynieść nam niemal niekończące się źródło czystej energii, produkowanej przy użyciu minimalnej ilości paliwa. Proces ten polega na łączeniu atomów lekkich pierwiastków, takich jak deuter i tryt, w cięższe pierwiastki, takie jak hel – wszystko to odbywa się pod wpływem wysokiej temperatury. Produktami tego procesu są ogromne ilości energii cieplnej.

Od wielu stuleci ludzie marzą o wykorzystaniu mocy Słońca. Jeśli udałoby nam się to osiągnąć, mielibyśmy do dyspozycji tanie, czyste, bezpieczne i nieograniczone źródło energii. Zaledwie z jednego kilograma deuteru, który występuje naturalnie w wodzie morskiej, moglibyśmy zasilić setki tysięcy domów. Takie rozwiązanie zapewniłoby nam bezpieczeństwo energetyczne na wiele lat. Co więcej, proces ten jest przyjazny dla środowiska, ponieważ nie prowadzi do emisji dwutlenku węgla ani powstawania odpadów radioaktywnych.

W celu przeprowadzenia syntezy termojądrowej, wodór musi być podgrzewany do temperatury przekraczającej 100 milionów stopni Celsjusza. Tylko w takich warunkach lżejsze atomy mogą połączyć się w cięższy atom. Proces ten wymaga także potężnego i stabilnego pola magnetycznego, które utrzymuje plazmę pod kontrolą. Energia wytworzona podczas reakcji termojądrowej powinna utrzymywać odpowiednią temperaturę, a nadmiar ciepła może zostać przekształcony w energię elektryczną.