Projekt Medzinárodného termonukleárneho experimentálneho reaktora (ITER) za 20 miliárd Eur bude replikovať reakcie, ktoré prebiehajú v Slnku. Je určený na demonštráciu fúznej energie, ktorú bude možné generovať v komerčnom meradle. Mal by priniesť čistú, bezpečnú a vyčerpateľnú energiu. Oproti súčasným jadrovým elektrárňam, ktoré atómy štiepia, tokamak naopak atómy pri teplote 150 miliónov stupňov Celzia zlučuje.
Na oceľových a betónových nadstavbách uložených v kopcoch južného Francúzska sa bude nachádzať stroj s hmotnosťou 23 000 ton, známy ako tokamak, ktorý dokáže vytvoriť v podstate pozemskú hviezdu.
Na zostavenie obrovského reaktora sa použijú milióny komponentov a projekt je najzložitejším inžinierskym úsilím v histórii. Takmer 3000 ton supravodivých magnetov, ktoré sú ťažšie ako jumbo jet, bude prepojených pomocou 200 km supravodivých káblov, ktoré sú všetky udržiavané na teplote -269 °C najväčším kryogénnym zariadením na svete.
Spoločnosť Iter povedala, že v posledných mesiacoch z celého sveta prichádzajú na stavbu blízko Cadarache „masívne a zložité“ prvotriedne komponenty. Budova a montážna hala tokamaku sú kompletné a základňa kryostatu je nainštalovaná. „Potrebné montážne nástroje sú už vo veľkej miere na mieste,“ povedala spoločnosť Iter.
Na ceremoniáli padli silné slová
Francúzsky prezident Emmanuel Macron otvoril montážnu fázu spolu s vysokými predstaviteľmi Iter, EÚ, Spojeného kráľovstva, Číny, Indie, Japonska, Južnej Kórey, Ruska a USA. Japonský premiér Shinzo Abe povedal: „Som presvedčený, že prelomové inovácie budú hrať kľúčovú úlohu pri riešení globálnych problémov, vrátane zmeny klímy a pri realizácii udržateľnej spoločnosti bez spaľovania uhlíka.“
„Umožnenie výlučného využívania čistej energie bude pre našu planétu zázrak,“ uviedol Bernard Bigot, generálny riaditeľ spoločnosti Iter. Na projekt výstavby takmer polovicou nákladov prispieva Európa, ostatní členovia podniku pomáhajú rovnakým dielom k zvyšku. Ide o druhý najdrahší vedecký projekt na svete. Viac už stojí iba Medzinárodná vesmírna stanica (ISS).
French President @EmmanuelMacron at #ITER‚s start-of-assembly ceremony: „There are moments when the nations of the world choose to overcome their differences to meet a particular moment in history. The decision to launch ITER, in the mid-2000s, was one of these moments.“ pic.twitter.com/9AZa7cBvjs
— ITER (@iterorg) July 28, 2020
Prezident Macron sa vyjadril, že ide o historický moment, ktorý pomohol celému svetu zabudnúť na rozdiely a spojil krajiny dohromady.
Čo je jadrová fúzia?
Fúzia je rovnaký proces, aký prebieha v Slnku a ďalších hviezdach. Energia sa uvoľňuje spájaním ľahkých atómov, napríklad vodíka, pri extrémne vysokých tlakoch a teplotách. Tieto konkrétne podmienky sú prítomné v slnečnom jadre a vytvárajú teploty až 15 miliónov °C.
Extrémne vysoké teploty môžu uviesť plyn do stavu plazmy, čo je v podstate elektricky nabitý plyn. Hoci sa na Zemi plazma nachádza zriedka, predpokladá sa, že viac ako 99 % vesmíru existuje práve v tejto forme.
Aby sa tento proces na Zemi replikoval, je potrebné zohriať plyny na extrémne vysoké teploty okolo 150 miliónov °C, kedy sa atómy úplne ionizujú. Najjednoduchšou metódou pre tento typ fúznej reakcie je použitie dvoch izotopov vodíka: deutéria, extrahovaného z vody a trícia, ktoré vzniká pri fúznej reakcii kontaktom s lítiom.
Keď sa zlúčia jadrá deutéria a trícia, vytvoria jadro hélia, neutrón a uvoľnia veľa energie.
Tokamak ITER
Tokamak ITER bude vážiť 23 000 ton a bude mať výšku 60 metrov. V tokamaku je plazma držaná v slučkovej štruktúre. Použitím cievok sa vytvára magnetické pole, ktoré spôsobuje, že častice plazmy obiehajú po špirále bez toho, aby sa dotýkali stien komory.
Neutróny nemajú elektrický náboj a magnetické polia ich neovplyvňujú, čo im umožňuje uniknúť z plazmy. Tieto neutróny potom absorbujú okolité steny, premieňajú ich energiu na teplo a vytvárajú paru z vody v nádržiach.
Koľko energie poskytne tokamak ITER?
ITER disponuje tepelným výkonom 500 MW. Ak by bol prevádzkovaný nepretržite a bol by pripojený k elektrickej rozvodnej sieti, poskytoval by 200 MW elektrický výkon, čo by stačilo pre asi 200 000 domácností.
Komerčná fúzna elektráreň bude navrhnutá s mierne väčšou plazmovou komorou pre 10 až 15-krát väčší elektrický výkon. Napríklad fúzna elektráreň s elektrickým výkonom 2000 MW by dodávala elektrinu pre dva milióny domácností.
O bezpečnosť sa podľa slov spoločnosti Iter netreba báť. Nemôže tu totiž nastať reťazová reakcia. Reaktor funguje tak, že v danom momente je v nádobe iba toľko paliva, koľko je potrebné na to, aby reakcia horela a dokážete ju kedykoľvek zastaviť. Navyše sa tu nemá produkovať žiaden rádioaktívny odpad.
