W miejscowości Saint-Paul-lès-Durance na południu Francji, gdzie mieści się centrum badań nad energetyką nuklearną Cadarache, rozpoczęto montaż Międzynarodowego Eksperymentalnego Reaktora Termojądrowego o objętości 840 metrów sześciennych i wadze 23 tysięcy ton. To projekt naukowy, który pomoże przebadać sposoby wytwarzania energii poprzez kontrolowaną fuzję jądrową. Eksperymenty w reaktorze rozpoczną się za około 5 lat, natomiast na pierwsze elektrownie termonuklearne musimy poczekać co najmniej dekadę, choć część badaczy za bardziej realny termin uznaje rok 2040, a nawet 2050. Inaczej niż w zwykłej elektrowni jądrowej, w reaktorze ITER nie nastąpi niekontrolowana reakcja łańcuchowa, co eliminuje ryzyko awarii, takiej jak katastrofa w Czarnobylu w 1986 roku. Dr Marcin Jakubowski z Instytutu Fizyki Plazmy im. Maxa Plancka w Greifswaldzie podkreśla dodatkową zaletę tego rozwiązania – brak odpadów radioaktywnych, które trzeba przechowywać przez tysiące lat. W ITER do reakcji nie używa się uranu czy plutonu, tylko izotopów wodoru (deuteru i trytu). Koszt inwestycji to 22 miliardy euro.
Polscy badacze
Budowany reaktor jest tokamakiem (ros. тороидальная камера с магнитными катушками – toroidalna komora z cewką magnetyczną). Jego główna część o kształcie torusa (obwarzanka) będzie wypełniona gazem, jonizowanym i ogrzewanym (co najmniej do 80 mln stopni Celsjusza), aż do powstania gorącej plazmy utrzymywanej dzięki polu magnetycznemu. To w plazmie może zachodzić reakcja polegająca na scalaniu jąder wodoru. W budowę ITER-u zaangażowali się naukowcy z 35 krajów, również z Polski. Badacze Katedry Mikroelektroniki i Technik Informatycznych Politechniki Łódzkiej pracują nad systemami oprzyrządowania i kontroli, umożliwiającymi sterowanie tokamakiem i bezpieczną pracę. Nasi naukowcy zajmują się również diagnostyką plazmy:
– Systemy wizyjne obserwują plazmę przy pomocy ultraszybkich kamer mogących wykonywać nawet 200 tys. klatek na sekundę – wyjaśnia dr Dariusz Makowski. – W tym przypadku istnieje szereg wyzwań ze względu na ogromne ilości dostarczanych danych. Jedna kamera przesyła 8 GB danych na sekundę, a takich kamer w projekcie ITER będzie ok. 200, więc są to potężne ilości informacji, które trzeba przetworzyć w czasie rzeczywistym.
Pomysł z 1985
Budowa w Saint-Paul-lès-Durance trwa od 2014 roku. Na powierzchni o rozmiarze 42 hektarów powstanie łącznie 39 budynków i obszarów technicznych, które pomieszczą tokamak i systemy instalacyjne. Lokalizację wybrano już w 2005, ale pomysł jest dużo starszy, pochodzi z 1985 roku, kiedy uzgodnili go prezydent USA Ronald Reagan i przywódca ZSRR Michaił Gorbaczow. Nad podobną technologią pracują równolegle prywatne firmy, m.in. TAE Technologies, która projektuje reaktor Norman mający utrzymywać plazmę w kształcie spłaszczonej kuli. W 2018 roku plan budowy kompaktowego reaktora termojądrowego ogłosił Lockheed Martin.
Strategie wodorowe
Gram wodoru w reaktorze termojądrowym może dać energię równą temu, co dostarcza 11 ton węgla kamiennego. Jednak na razie korzystanie z wodoru nie jest opłacalne, dlatego idea trafia do krajowych strategii zakładających wsparcie dla przemysłu i firm transportowych pod kątem przechodzenia z paliw kopalnych na ekologiczną energię. Niedawno powstał taki program w Niemczech, a nad podobnym polskim dokumentem pracuje obecnie Ministerstwo Klimatu. Główne cele naszej strategii dotyczą stworzenia łańcucha wartości opartego o niskoemisyjne technologie, wykorzystania wodoru jako paliwa transportowego i wzmocnienia jego roli w budowaniu bezpieczeństwa energetycznego, a także przygotowania przepisów.