Przełom w fuzyjnym reaktorze JET

W oksfordzkim Joint European Torus (JET) udało się uzyskać trwającą 5 sekund reakcję termojądrową z rekordową ilością wytworzonej energii. To ważny krok na drodze do energetyki fuzyjnej.

Przełom w reaktorze JET

.W eksperymencie, którego wynik przedstawiono w czwartek, wzięło udział ponad 300 naukowców zrzeszonych w konsorcjum EUROfusion, w tym badacze z polskiego Instytutu Fizyki Plazmy i Laserowej Mikrosyntezy (IFPiLM).

W jednym z największych reaktorów termojądrowych – Joint European Torus (JET), w czasie trwającej 5 sekund reakcji, z 0,2 mg paliwa udało się uzyskać 69 megadżuli energii. To rekord – podkreślają odpowiedzialni za osiągnięcie naukowcy.

JET to urządzenie typu tokamak – toroidalny reaktor, w którym gorąca plazma kontrolowana jest z pomocą silnych pól magnetycznych. W zachodzącej w nim reakcji termojądrowej łączą się z sobą jądra dwóch izotopów wodoru – deuteru i trytu, co powoduje wydzielenie się potężnej ilości energii.

Wielu ekspertów uważa, że w przyszłości to właśnie fuzja jądrowa będzie mogła zaspokoić rosnące energetyczne potrzeby ludzkości. Główne powody to duży zysk energetyczny, dostępność paliwa oraz niewielka ilość odpadów radioaktywnych.

„Możemy niezawodnie tworzyć plazmę termojądrową, używając tej samej mieszanki paliwowej, która będzie stosowana w komercyjnych elektrowniach termojądrowych, co dowodzi zaawansowanej wiedzy specjalistycznej zdobywanej na przestrzeni lat” – powiedziała komentując wynik dr Fernanda Rimini, starszy menedżer ds. eksploatacji JET.

Z kolei prof. Ambrogio Fasoli, menedżer programu EUROfusion, organizującego międzynarodowe badania nad fuzją jądrową, uznał, że udana „demonstracja scenariuszy operacyjnych dla przyszłych urządzeń termojądrowych, takich jak ITER i DEMO, potwierdzona nowym rekordem energetycznym, wzmacnia nasze zaufanie do dalszego rozwoju energii termojądrowej”

„Oprócz ustanowienia nowego rekordu zrealizowaliśmy także inne zadania, których nigdy wcześniej nie podejmowaliśmy, jak również pogłębiliśmy naszą wiedzę na temat fizyki syntezy jądrowej” – dodał.

Kulisy eksperymentu

.Wśród 300 naukowców biorących udział w eksperymencie byli przedstawiciele Instytutu Fizyki Plazmy i Laserowej Mikrosyntezy (IFPiLM).

„Nasza determinacja i międzynarodowa współpraca przyniosły wyjątkowe rezultaty, które stanowią kamień milowy w badaniach nad energią termojądrową. Ten sukces nie tylko potwierdza możliwość kontrolowania plazmy w tokamakach, ale również stanowi kluczowy krok w kierunku realizacji celu, jakim jest produkcja energii na skalę komercyjną z wykorzystaniem reakcji jądrowej. Przed nami jeszcze wiele wyzwań i kolejnych lat badań, ale jestem przekonana, że nasza ciężka praca przyniesie jeszcze więcej innowacyjnych rozwiązań, które będą kształtować światową energetykę” – mówi prof. Agata Chomiczewska z IFPiLM, krajowy koordynator badań na tokamaku JET.

Działający od 40 lat JET pozwolił na badania, które miały kluczowe znaczenie dla kolejnego reaktora, bardziej zaawansowanego fuzyjnego ITER, którego zapłon ma nastąpić w tej dekadzie.

Kolejnym krokiem ma być budowa systemu DEMO – pierwszej, opartej na jądrowej fuzji, eksperymentalnej elektrowni.

Kontrolowana synteza termojądrowa ważnym elementem energetyki przyszłości

.Historyczną datą okazał się dzień 5 grudnia 2022 r., kiedy to naukowcy z kalifornijskiego Lawrence Livermore National Laboratory dostarczyli do fuzyjnego reaktora 2,05 MJ (megadżula) energii, odzyskując 3,15 MJ. To zwiększyło optymizm wszystkich zwolenników fuzji termojadrowych – pisze prof. Michał KLEIBER

Większość osób na świecie nie ma wątpliwości co do zachodzących zmian klimatu i niebezpieczeństw ich konsekwencji. Osoby te wierzą w szeroko dostępne informacje i prognozy badaczy przewidujących narastające już w najbliższych dekadach fale groźnych upałów, wzrost poziomu mórz wywołujący rozległe zniszczenia, problemy z dostępem do wody pitnej, rosnące zagrożenie huraganami i nawałnicami deszczów, dramaty ludności zamieszkującej rejony nadmorskie bądź okołorównikowe i wiele, wiele innych nieszczęść. Są też sceptycy, konsekwentnie uważający przepowiadanie takich wydarzeń za przesadne i niewarte olbrzymich kosztów potrzebnych do skutecznej z nimi walki. Nawet jednak owi sceptycy zgadzają się w większości, że nie można odmówić realności problemom trwającej dewastacji środowiska naturalnego i zanieczyszczenia powietrza, mającym niezaprzeczalny, bardzo negatywny wpływ na zdrowie człowieka – podkreśla profesor Kleiber.

Poprawa tej sytuacji wymaga zasadniczych zmian w energetyce, transporcie i wielu innych obszarach życia, a kluczową postulowaną zmianą jest oczywiście stopniowe odchodzenie od paliw kopalnych. Dzisiejsze alternatywy dla węgla, gazu i ropy są jednak dalekie od satysfakcjonujących – źródła odnawialne wykorzystujące słońce, wiatr i przepływy wody są niestabilne i generują ciągle relatywnie małą część potrzebnej energii.

Za dobrą alternatywę uważana jest powszechnie energetyka jądrowa, ale i ona w dotychczas stosowanej tradycyjnej wersji ma swoje istotne wady. Bazuje ona na reakcji rozczepienia jąder atomów w procesie ich zderzania, wymagającym bardzo skrupulatnej kontroli i użycia pierwiastków ciężkich, których atomy po rozpadzie wytwarzają radioaktywne śmieci. W dodatku dostępność potrzebnych w tym procesie pierwiastków staje się w dzisiejszym świecie coraz bardziej problematyczna.

Efektem tej sytuacji jest rosnące zainteresowanie innym sposobem wykorzystania jądrowej generacji energii, zwanym fuzją termojądrową lub kontrolowaną syntezą termojądrową. Terminy te oznaczają odtworzenie w kontrolowanych warunkach procesów zachodzących w jądrze Słońca.

PAP/ Marek Matacz/ Wszystko co Najważniejsze/ LW