Największe na świecie urządzenie do syntezy jądrowej wraca do pracy
Wrzesień to powszechnie miesiąc, w którym sprawy zaczynają ponownie nabierać tempa i tak samo dzieje się w świecie badań nad syntezą jądrową. Europejscy naukowcy pracujący nad największym na świecie tokamakiem JET (Joint European Torus) właśnie rozpoczynają pierwszą rundę doświadczeń po 22-miesięcznej przerwie w pracy urządzenia, w trakcie której było ono modernizowane a następnie uruchamiane. Naukowcy z projektu JET badają potencjał energii termojądrowej jako bezpiecznego, czystego i praktycznie nieograniczonego źródła energii dla przyszłych pokoleń. Koordynacja badań opiera się na "Europejskim porozumieniu w sprawie rozwoju syntezy jądrowej" (EFDA), które zostało podpisane przez wszystkie 27 państw członkowskich oraz Szwajcarię. Projekt JET jest jednym z etapów przygotowawczych prowadzących do uruchomienia międzynarodowego eksperymentalnego reaktora termojądrowego (ITER). W toku międzynarodowego projektu badawczo-inżynieryjnego ITER, dofinansowanego częściowo ze środków Komisji Europejskiej z tematu "Badania nad syntezą jądrową" Siódmego Programu Ramowego (7PR) w ramach traktatu Europejskiej Wspólnoty Energii Atomowej (Euratom), prowadzona jest obecnie budowa największego na świecie i najbardziej zaawansowanego tokamaka - eksperymentalnego reaktora syntezy jądrowej w Cadarache we Francji. Projekt ITER ma umożliwić przejście od badania fizyki plazmy do budowy wielkich elektrowni termojądrowych wytwarzających energię elektryczną. Wytwarzanie energii termojądrowej polega na odzwierciedleniu procesu uwalniania energii, w którym następuje synteza lekkich jąder atomowych prowadząca do powstawania cięższych atomów. Taki proces zachodzi w gwiazdach i naukowcy mają nadzieję, że może zostać odtworzony w elektrowniach termojądrowych na Ziemi. W reaktorze termojądrowym następuje synteza jąder izotopów wodoru, deuteru i trytu w wysokich temperaturach, co prowadzi do powstania helu i wysokoenergetycznych neutronów. Komercyjna elektrownia wykorzysta ciepło wygenerowane przez neutrony, spowolnione przez gęstszy materiał, do wyprodukowania energii elektrycznej. Ponadto reakcje termojądrowe zachodzą w temperaturze przekraczającej 100 mln stopni. Naukowcy twierdzą, że w procesie termojądrowym nie powstają gazy cieplarniane ani długożyciowe odpady radioaktywne. Tokamak JET, który znajduje się w Culham Centre for Fusion Energy w Wlk. Brytanii, jest jedynym urządzeniem zdolnym do pracy z mieszanką paliwową deuter-tryt, która będzie wykorzystywana w reaktorze ITER i komercyjnych elektrowniach termojądrowych. W czasie wydłużonej przerwy w eksperymentach, tokamak JET został wyposażony w całkowicie nową "ścianę ITERową", stając się pierwszym urządzeniem termojądrowym do testowania materiałów, które zostaną użyte w reaktorze ITER. Naukowcy zdemontowali i wymienili około 86.000 komponentów, wykorzystując w dużej mierze zdalną technologię obsługi. Wnętrze zbiorników jest obecnie wykonane z płytek berylowo-wolframowych. Beryl zastosowano w głównej ścianie, a wolfram i jego wysoka temperatura topnienia, zostały wykorzystane w elemencie wylotowym nazywanym "diwerterem", który ma wytrzymywać strumień o wysokiej temperaturze. Lorne Horton, kierownik wydziału JET EFDA, zauważa: "Planowane eksperymenty mają zweryfikować, czy materiały wybrane na ścianę reaktora ITER zachowają się zgodnie z oczekiwaniami." Kierownik EFDA Francesco Romanelli wypowiedział się na temat prac udoskonalających tokamaka JET: "To prawdopodobnie największe przedsięwzięcie związane z tokamakiem JET poza zbudowaniem samego urządzenia. Dzięki doświadczeniu i zaangażowaniu wielu laboratoriów termojądrowych zespołowi JET udało się zbudować mały reaktor ITER. Mieliśmy doskonały start uzyskując wysokiej czystości plazmę w warunkach odpowiednich dla reaktora ITER - obiecujący sygnał, jeżeli chodzi o zastosowanie tych materiałów w reaktorze ITER." Kolejnym udoskonaleniem wprowadzonym w czasie tego prawdziwego "termojądrowego przeglądu technicznego" jest 50% wzrost mocy grzewczej. Dzięki tej dodatkowej mocy tokamak JET osiągnie wyższe temperatury plazmy i zbliży się do warunków reaktora ITER. Nowe systemy diagnostyczno-sterownicze opracowane przez laboratoria stowarzyszone z EFDA umożliwią dogłębniejsze badanie problemów naukowych związanych z reaktorem ITER z wyprzedzeniem. Maximos Tsalas, naukowiec pracujący wcześniej nad projektem JET, był w sterowni 24 sierpnia, kiedy naukowcy zgromadzili się, aby obejrzeć wielką odsłonę tokamaka JET po unowocześnieniu i przekonać się, czy wyprodukuje pierwszą plazmę po zamontowaniu nowej ściany ITERowej. "Rozstałem z projektem JET ponad rok temu. Wracając widzę zdumiewające postępy. Tokamak JET stał się zupełnie nowym urządzeniem. Czuję się wyjątkowo uprzywilejowany, biorąc udział w pierwszej serii eksperymentów. Najbliższa kampania będzie niezwykle wymagająca i wszyscy chcemy się przekonać, jak sprawdzą się nowe systemy oraz dowiedzieć się, jak prowadzić obsługę z nową ścianą. Tokamak JET będzie stopniowo doprowadzany do pełnej mocy, aby umożliwić odpowiednie badania nad materiałami do reaktora ITER w warunkach zbliżonych to tych, w jakich będzie on pracować" - stwierdza. Pierwsza plazma z nową ścianą ITERową utrzymała się 15 sekund - ku zdumieniu naukowców. Peter Lomas, kierownik Pionu Plazmowego, powiedział: "Uzyskaliśmy plazmę bez zanieczyszczeń i to za pierwszym podejściem. Byliśmy przygotowani na trudności, a osiągnęliśmy to, co zwykle osiągaliśmy ze starą ścianą węglową. To dopiero niespodzianka." Jak potwierdza Guy Matthews, kierownik projektu ITER-Like Wall: "Nasze pierwsze spostrzeżenia po spektroskopii wskazują, że plazma była bardzo czysta. Uzyskaliśmy naprawdę imponujący wynik zważywszy na tak znaczącą liczbę nowych komponentów."Więcej informacji: JET: http://www.jet.efda.org/
Kraje
Francja, Zjednoczone Królestwo