Krok do przodu w badaniach w dziedzinie syntezy termojądrowej
Europa, Japonia i Organizacja ITER dokonały ważnego przełomu w pracach nad budową reaktora termojądrowego. Fusion for Energy (F4E), przy wsparciu Komisji Europejskiej, Japońska Agencja Energii Atomowej (JAEA) i Organizacja ITER zakończyły z powodzeniem próby prototypowego nadprzewodnika przeznaczonego dla kluczowego komponentu ITER. ITER to przedsięwzięcie, w ramach którego tworzony jest największy na świecie eksperymentalny reaktor termojądrowy. Prace realizowane są w lokalizacji na południu Francji, a celem projektu jest wykorzystanie reakcji termojądrowej jako wydajnego, bezpiecznego, ekologicznego i ekonomicznego źródła energii elektrycznej. Reakcja syntezy jądrowej, czyli łączenie dwóch lżejszych jąder w jedno cięższe, jest naturalnie zachodzącym w gwiazdach procesem produkcji energii. W wyniku syntezy jądrowej powstaje znacznie więcej energii i mniej materiału promieniotwórczego niż w przypadku rozszczepiania jądra atomowego, oraz miliony razy więcej energii niż można wytworzyć w wyniku spalania węgla. Już w latach 50. ubiegłego wieku naukowcy podejmowali próby przeprowadzenia w zamkniętej przestrzeni kontrolowanej reakcji termojądrowej w celu wytworzenia energii elektrycznej. Podczas syntezy jądrowej dochodzi do wymieszania jonów z elektronami i utworzenia plazmy. Jednym z problemów w kontrolowanej reakcji termojądrowej jest samopodtrzymujące się utrzymanie i zapłon plazmy. Projekt ITER oparty jest na tokamaku - urządzeniu wytwarzającym toroidalne pole magnetyczne, które utrzymuje plazmę. Poszczególne elementy ITER przygotowywane są przez każdy z uczestniczących w projekcie krajów. Jednym z głównych komponentów jest zespół cewek poloidalnych, przy pomocy których utrzymywana jest równowaga plazmy. Wykonane z tytanu i niobu cewki poloidalne umieszczane są wewnątrz reaktora. Zespół składa się z cewki centralnej i siedmiu cewek pierścieniowych, nawiniętych z przewodnika CICC (Cable in Conduit Conductor) i zamkniętych w osłonie ze stali nierdzewnej. Będą one wytwarzać pole magnetyczne utrzymujące plazmę i regulujące jej położenie, a także powodować zmiany strumienia magnetycznego zwiększające i utrzymujące prąd plazmy. Zbudowany wspólnie przez Rosję, Europę i Japonię prototyp ma średnicę 1,5 m i masę 6 t. Rosyjscy naukowcy skonstruowali druty nadprzewodzące do cewek, natomiast naukowcy europejscy nałożyli osłonę i nawinęli uzwojenie. Cewkę przetestowano w obiekcie Japońskiej Agencji Energii Atomowej w Naka (Japonia), a w próbie wzięła udział reprezentacja ekspertów z ITER, Europy, Japonii, Rosji i Stanów Zjednoczonych. Ostatnia próba prototypu zespołu cewek zakończyła się pomyślnie - cewki osiągnęły stabilność pracy przy 52 kA w polu magnetycznym o indukcji 6,3 tesli. Oznacza to, że konstrukcja prototypu jest właściwa i będzie spełniać stawiane jej w przyszłości wymagania. Sukces ten oznacza przełom w badaniach syntezy termojądrowej, ponieważ będzie teraz można zamówić kolejny komponent, przewodniki pola poloidalnego. ITER jest jednym z najkosztowniejszych przedsięwzięć naukowych na świecie, a prawie połowę kosztów budowy reaktora sfinansuje UE. Pozostała część kosztów zostanie pokryta w jednakowej części przez Chiny, Indie, Japonię, Republikę Korei, Rosję i Stany Zjednoczone. Wkład finansowy UE pochodzi niemal w całości ze środków Euratom. Harmonogram projektu ITER obejmuje okres 30 lat. W 2018 r. planowane jest przeprowadzenie pierwszych operacji plazmowych, a do 2050 r. ma powstać w pełni pracująca elektrownia. Celem Fusion for Energy, utworzonego w kwietniu na okres 35 lat wspólnego przedsięwzięcia, jest wzmocnienie pozycji Europy jako światowego lidera w dziedzinie energii termojądrowej. Technologia ta daje nadzieję na zaspokojenie rosnącego światowego zapotrzebowania na energię bez emisji przyczyniających się do zmiany klimatu gazów cieplarnianych.