Budowa potrwa 11 lat i ma kosztować 10 miliardów euro. Projekt to wynik współpracy naukowców z Japonii, USA, Chin, Rosji, Korei Południowej i Unii Europejskiej, w tym z Polski. W zespole znaleźli się polscy inżynierowie z Instytutu Fizyki Plazmy i Laserowej Mikrosyntezy, Politechniki Warszawskiej, Instytutu Problemów Jądrowych i innych ośrodków akademickich.

O syntezie termojądrowej, jako lekarstwie na wyczerpujące się zasoby energii światowej, zaczęło być głośno w latach 50. ubiegłego wieku. Radzieccy naukowcy – Andriej Sacharow i Igor Tamm – zbudowali urządzenie, w którym potężne pole magnetyczne wytwarzało i kontrolowało uformowaną w kształt pierścienia plazmę. Nazwano je tokamak. Miało ono jedną wadę. Reakcję syntezy udawało się wytworzyć na kilka sekund. W reaktorze, który zostanie wybudowany we Francji będzie ona trwała nieprzerwanie.

Pokonać siły

Reaktor będzie nosił nazwę ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor). Po łacinie „iter” oznacza „drogę”, jednak elektrownia będzie bardziej przypominać Słońce. ITER będzie wytwarzał energię w niemal identyczny sposób, w jaki powstaje ona na powierzchni gwiazdy. Chodzi o proces syntezy termojądrowej. Mówiąc najprościej – jądra atomowe będą się zderzać i łączyć, czemu towarzyszyć będzie wytwarzanie energii.

Proces wydaje się banalnie prosty. Dlaczego więc naukowcy dopiero teraz przystępują do jego realizacji?
Aby połączyć jądra komórkowe, potrzeba ogromnych sił – są one bowiem naładowane dodatnio. Wystarczy wziąć nawet najmniejsze magnesy, aby przekonać się, jak trudno jest połączyć „plus” z „plusem” i jak to połączenie jest nietrwałe.

Aby synteza termojądrowa doszła do skutku, naukowcy musieli opracować plan pokonania sił odpychania. Postanowili wykorzystać inna energię – kinetyczną, czyli związaną z ruchem atomów. Aby odpowiednio je „rozpędzić”, chcą dokonywać syntezy w bardzo wysokich temperaturach – tak samo dzieje się na Słońcu. Różnica między gwiazdą a reaktorem będzie jedna: w tym pierwszym przypadku do syntezy dochodzi na powierzchni, w elektrowni ITER proces będzie dokonywał się wewnątrz reaktora.

Pułapka magnetyczna

Reaktor będzie miał kształt pierścienia. Wypełnią go zderzające się jądra atomowe, które jednak nie będą mogły zetknąć się ze ścianami reaktora. W tym celu naukowcy wymyślili „pułapkę” magnetyczną. 25 potężnych, ważących po kilkaset ton elektromagnesów będzie utrzymywać „tańczące” jądra w odpowiedniej odległości od ścian. Nie będą to jednak zwykłe elektromagnesy – na ich działanie należałoby zużyć zbyt wiele energii i proces stałby się nieopłacalny. Dlatego naukowcy skorzystają z tzw. magnesów nadprzewodzących. Materiał, z którego są wykonane, nie wykazuje praktycznie żadnego oporu, więc nie wymaga wiele energii. Działają jednak w bardzo niskiej temperaturze – minus 269 stopni Celsjusza.

Schłodzi je ciekły hel

Zanim jądra atomowe zaczną się zderzać we wnętrzu reaktora, musi również zostać wytworzona odpowiednia temperatura. Tym razem chodzi o wręcz niewyobrażalnie wysoką temperaturę – około 100 milionów stopni Celsjusza. Doprowadzi ona do utraty przez atomy powłoki elektronowej – „płaszcza”, który ochrania jądro. Bez tego odzienia atomy utworzą plazmę, w której zderzać się będą jądra atomowe, czego skutkiem ubocznym będzie wytwarzanie energii.

Łatwe pierwiastki

Plazma ITER-a składać się będzie z jąder izotopów deuteru i trytu. Dlaczego właśnie tych pierwiastków? Po pierwsze można je bardzo łatwo uzyskać – deuter z wody morskiej, a tryt z litu (lekki metal, który można znaleźć w skorupie ziemskiej). Po drugie są one powszechne. Naukowcy oceniają, że gdyby cała ludzkość korzystała z energii powstającej w wyniku syntezy termojądrowej, produktów potrzebnych do jej wytworzenia wystarczyłoby na 1000 lat (mowa o licie, bo zasoby wody morskiej wyczerpałyby się za miliony lat). Po trzecie w wyniku połączenia deuteru i trytu powstanie hel – nieszkodliwy dla środowiska gaz.



Gość Niedzielny 30/2005