Rast spotreby energie sa v priebehu rokov zvyšuje, keďže sa rozvíjala energetická revolúcia. Tento rast globálnej spotreby vyvoláva potrebu preskúmať nové, efektívnejšie a udržateľnejšie energetické možnosti. V tejto súvislosti jadrová fúzia Predstavuje sa ako alternatíva s obrovským potenciálom výroby energie. V súčasnosti však na priemyselnej úrovni neexistuje kvôli veľkým technickým výzvam. Jedným z najpokročilejších pokusov o vývoj tejto technológie je projekt ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor), medzinárodný program, ktorý sa snaží preukázať životaschopnosť jadrovej fúzie.
V tomto článku vysvetlíme, z čoho program ITER pozostáva, aký je jeho hlavný cieľ a najnovšie správy o jeho vývoji.
Čo je to ITER
El ITERS Ide o jeden z najväčších a najkomplexnejších vedeckých projektov na svete. Ide o experimentálny reaktor jadrovej syntézy, ktorý sa snaží replikovať procesy, ktoré sa vyskytujú v vnútro Slnka a iných hviezd, kde fúziou atómov vodíka vzniká energia. V reaktore, akým je ITER, prebiehajú fúzne reakcie v kontrolovanom prostredí s extrémnymi materiálmi a teplotami, ktoré sa pokúšajú napodobniť podmienky solárneho jadra, pričom sa generuje značné množstvo energie.
Jadrová fúzia zvyčajne pozostáva zo spojenia dvoch ľahkých atómov deutérium y trícium, aby sa vytvorilo ťažšie (hélium) a pri tomto procese sa uvoľnilo veľké množstvo energie. Táto energia je oveľa väčšia ako energia získaná jadrovým štiepením, čo je proces, ktorý sa v súčasnosti používa v konvenčných jadrových elektrárňach. ITER využíva magnetický systém prostredníctvom zariadenia známeho ako „tokamak“. Tento reaktor má tvar toroidu (donut) a využíva silné supravodivé magnety na koncentrovanie horúcej plazmy potrebnej na fúzne reakcie bez toho, aby sa dostala do kontaktu so stenami reaktora.
Jednou z veľkých technologických výziev projektu ITER je dosiahnuť teploty okolo 150 miliónov stupňov Celzia, asi 10-krát vyššia ako v jadre Slnka. Táto úroveň teploty je potrebná na fúziu izotopov vodíka za kontrolovaných podmienok. Cieľom projektu ITER je ukázať, že jadrová fúzia je nielen možná, ale môže byť aj komerčne životaschopným zdrojom energie pre budúcnosť.
Energia, ktorá môže byť generovaná prostredníctvom jadrovej fúzie, by mohla byť prakticky nevyčerpateľný, keďže hlavné palivá, deutérium a trícium, sú relatívne bohaté. Deutérium možno extrahovať z morskej vody, zatiaľ čo trícium možno získať z lítia, materiálu, ktorý je tiež bežný na planéte.
ITER, Cadarache a Španielsko
ITER sa stavia Cadarache, na juhu Francúzska, výskumné centrum s dlhou históriou v oblasti nukleárnych štúdií. Od svojho vzniku na tomto gigantickom projekte spolupracovalo 35 krajín vrátane Európskej únie, Spojených štátov amerických, Číny, Indie, Japonska, Ruska a Južnej Kórey.
Pôvodný rozpočet na jeho výstavbu bol približne 5.000 10 miliónov eur, aj keď tieto čísla sa môžu v priebehu projektu výrazne zvýšiť. Odhaduje sa, že výstavba ITER bude trvať približne 20 rokov a jeho prevádzka sa predĺži o ďalších najmenej XNUMX rokov. Počas tohto obdobia bude hlavným cieľom ukázať, že je možné vytvoriť a veľká fúzna elektráreň, schopné generovať viac energie, ako spotrebuje.
Španielsko tiež zohráva dôležitú úlohu v projekte ITER. Od roku 2007, ústredie Európskej agentúry pre jadrovú syntézu sa nachádza v Barcelone, kde je veľká časť úsilia koordinovaná medzi európskymi inžiniermi, vedcami a administrátormi zapojenými do projektu. Španielsko sa aktívne podieľa na výskume a vývoji pokročilých materiálov pre reaktor, okrem spolupráce pri návrhu systémov diaľkovej manipulácie a pokročilej diagnostiky na sledovanie a riadenie prevádzky tokamaku.
Výhody jadrovej fúzie
Rozvoj jadrovej fúzie má niekoľko výhod, ktoré z nej robia veľmi atraktívnu energetickú možnosť:
- Nulové emisie skleníkových plynov: Na rozdiel od fosílnych palív, fúzne elektrárne počas prevádzky nevypúšťajú do atmosféry oxid uhličitý ani znečisťujúce látky.
- zabezpečenia: Jadrová fúzia nepredstavuje rovnaké riziko ako jadrové štiepenie. V prípade zlyhania reaktora by sa reakcie zastavili prirodzene, bez katastrofických následkov, aké by mohli nastať v štiepnej elektrárni.
- Bohaté palivo: Ako už bolo spomenuté, deutérium sa dá ľahko získať z morskej vody a trícium sa dá vyrobiť z lítia, čím sa zabezpečí takmer neobmedzený prísun paliva.
- Menšia tvorba rádioaktívneho odpadu: Hoci jadrová fúzia produkuje určitý odpad, je oveľa menší a menej nebezpečný ako ten, ktorý vzniká pri štiepení. Odpad z jadrovej syntézy sa stane nie nebezpečným v priebehu niekoľkých desaťročí, zatiaľ čo odpad zo štiepenia môže zostať rádioaktívny po tisíce rokov.
Najnovšie novinky a technologický pokrok
ITER dosiahol v posledných rokoch kľúčovú fázu. V roku 2012 bola od francúzskych úradov získaná jeho stavebná licencia a v roku 2014 sa začali práce na montáži kľúčových častí a komponentov reaktora. Zásoby boli rozdelené medzi zúčastnené krajiny podľa ich príspevkov k projektu.
Jedným z najdôležitejších míľnikov v nedávnej histórii ITER bol začiatok montáže ITER jadro stroja v roku 2020. Táto montáž bude trvať približne päť rokov a očakáva sa, že prvá plazma – fáza, v ktorej sa reaktor uvedie do prevádzky – sa získa v r. rok 2025. Hoci táto prvá plazma bude mať krátku životnosť a jej hlavným cieľom bude demonštrovať, že magnety fungujú správne, predstavuje zásadný krok pri overovaní konceptu rozsiahlej fúzie.
Jednou z hlavných výziev, ktoré treba vyriešiť, je nakladanie s rádioaktívnym plynom trícium, ktorý vzniká pri fúznych reakciách. ITER skúma metódy na bezpečnú kontrolu a obmedzenie tohto materiálu.
Vedci a výskumné skupiny na celom svete okrem pokroku v konštrukcii reaktora pracujú na ďalších kľúčových aspektoch na zabezpečenie úspechu ITER. Vyvíjajú sa lepšia diagnostika a prevádzkové postupy na kontrolu stability plazmy, ako aj nové materiály pre vnútorné steny reaktora, ktoré vydržia extrémne podmienky vznikajúce pri fúzii.
Technická a komerčná uskutočniteľnosť jadrovej fúzie sa bude hodnotiť počas nasledujúcich dvoch desaťročí, ale predbežné výsledky sú sľubné. Odborníci už veria, že ITER by mohol byť prvým krokom k energetickej budúcnosti, ktorej dominuje jadrová fúzia, a niektorí predpovedajú, že komerčná výroba energie Z tohto zdroja to bude možné okolo roku 2050.
ITER predstavuje najlepšiu nádej pre energiu jadrovej syntézy ako dlhodobé riešenie energetických a environmentálnych výziev dnešného sveta.