Najveći fuzijski reaktor na svijetu nudi nadu za čistu energiju

Najveći svjetski fuzijski reaktor nudi nadu za čistu energiju

Snažni novi tokamak reaktor izrađen od čelika ima za cilj konačno postići sveti gral proizvodnje električne energije fuzijom.

Duboko u francuskoj regiji Provence, odabranoj zbog svojih povoljnih geoloških, hidroloških i seizmičkih uvjeta, kao i zbog pristupa vodi i struji, nalazi se prostrano postrojenje od 180- hektara u kojem se nalazi Međunarodni termonuklearni eksperimentalni reaktor (ITER).

Tradicionalne elektrane pretvaraju toplinu od izgaranja fosilnih goriva ili nuklearne fisije u paru koja se zatim koristi za rotaciju turbina koje mehaničku energiju pretvaraju u električnu. Obje ove metode, iako su pouzdani izvori energije, imaju utjecaj na okoliš kroz emisije ili radioaktivni otpad.

Ali što ako postoji način za proizvodnju te topline bez štetnih nusproizvoda? Ovo je san o fuzijskoj snazi, eksperiment koji je u tijeku za proizvodnju ogromnih količina energije putem atomske fuzije.

Identično procesima koji pokreću naše Sunce, fuzija se događa kada se dva atoma vodika udare zajedno i stope u jedan atom helija. To stvara ogromne količine energije bez stvaranja produkata radioaktivne fisije.

Stvaranje ovog procesa predstavlja ozbiljan inženjerski izazov, budući da se reakcije moraju precizno kontrolirati u prostoru u kojem se stvaraju ogromne količine energije.

Snaga zvijezde u čeličnom kavezu

U postrojenju ITER u tijeku je izgradnja najvećeg tokamaka reaktora na svijetu. Srce ovog eksperimentalnog stroja, koji se temelji na sovjetskom modelu razvijenom 60-ih godina, je vakuumska komora u obliku torusa.

S težinom od 5.200 tona i volumenom od 1.400 m³, vakuumska komora daleko je najveća te vrste, što olakšava fizičarima koji njome upravljaju da kontroliraju reakcije potrebne za stvaranje održive fuzijske snage.

Eksperimenti ITER-a odvijat će se unutar ove vakuumske posude izrađene od čelika, koja sadrži fuzijske reakcije i hermetički je zatvorena, djelujući kao primarna sigurnosna barijera zadržavanja. Ovdje je vodikovo gorivo izloženo ogromnoj toplini i pritisku, pretvarajući ga u vrući, električki nabijeni plin poznat kao plazma.

Ovo vakuumsko okruženje pruža zaštitu od zračenja i podržava stabilnost plazme, dok sustavi vode za hlađenje koji cirkuliraju između dvostrukih čeličnih stijenki sigurno uklanjaju toplinu koja se stvara dok je reaktor aktivan. Ovo je od vitalne važnosti jer su za fuziju potrebne temperature između 150 i 300 milijuna stupnjeva.

Snaga magnetskih polja

Unutrašnjost u obliku krafne omogućuje česticama plazme da neprekidno kruže bez dodirivanja stijenki. Ova supervruća plazma je sadržana i kontrolirana u tokamak reaktoru pomoću magnetskih polja koja proizvode 10,000 tona supravodljivih magneta.

U mogućnosti proizvesti jača polja od konvencionalnih magneta kada se drže na temperaturama od -269 stupnjeva, ITER koristi 'supravodiče visokih performansi, iznutra hlađene' u kojima su supravodljive niti spojene zajedno i sadržane u strukturnom čeličnom omotaču.

Ovaj način generiranja magnetskih polja također je jeftiniji i troši manje energije od alternativa, što ga čini jedinom održivom opcijom za masivne magnetske sustave potrebne za podršku fuzijske snage.

Vakuumska posuda i njezin supravodljivi magnetski sustav sadržani su unutar ITER kriostata, koji pruža vakuumski prostor ultra niske temperature. Sa 16,000 m³, to je najveća visokovakuumska tlačna komora od nehrđajućeg čelika ikada izgrađena.

Ekstremne temperaturne razlike sadržane u reaktoru čine nehrđajući čelik idealnim izborom. Mogućnost održavanja performansi na visokim i niskim temperaturama, visoka duktilnost i žilavost čelika čine ga nezamjenjivim dijelom ITER-a.

Budući da se očekuje da će tokamak biti spreman za rad do 2025., fizičari fuzije se nadaju da će to promijeniti pravila igre za proizvodnju energije. Dok izgledi za gotovo neograničenu čistu energiju ostaju iza horizonta, jasno je da će nam, ako želimo postići komercijalnu fuziju, biti trajna snaga čelika ta koja će nam omogućiti da je iskoristimo.