W Greifswald uruchomiono eksperymentalne urządzenie do badań reakcji termojądrowych

W Instytucie Fizyki Plazmy Max Planck w niemieckim Greifswald otwarto we wtorek eksperymentalny reaktor syntezy jądrowej. Ma wspomóc opracowanie technologii budowy elektrowni termojądrowej. W prace nad reaktorem zaangażowani byli polscy naukowcy.

- W miarę jak zwiększa się populacja Ziemi widzimy, że obecna wydajność energetyczna nie wystarcza, aby zaspokoić potrzeby, jakie pojawią się w przyszłych dekadach. Być może żadna inna sfera życia społecznego nie wymaga tak długotrwałej współpracy, jak kwestia energii - mówił na otwarciu unijny komisarz ds. energii Guenther Oettinger. Przypomniał, że w budżecie na lata 2014-2020 UE zwiększyła nakłady na badania związane z energią, a Europa staje w globalnej konkurencji, jeśli chodzi o poszukiwanie nowych źródeł energii. - Musimy się nauczyć czerpać skądś tanią energię - podkreślił.

Komisarz zaznaczył, że Europa potrzebuje energii bezpiecznej, dostępnej i taniej, a poszukiwania rozwiązań w tym zakresie nie należy zostawiać Korei Południowej, Chinom czy USA. Dlatego priorytetem stają się technologie, które taką energię w przyszłości zapewnią również nam. Jak dodał, realizowane w Europie projekty związane z wykorzystaniem energii termojądrowej są bezpieczne i pokojowe.

Jednym z kroków w stronę przyszłego wykorzystania energii termojądrowej jest kosztujący ok. 2 mld euro stellarator Wendelstein 7-X (W7-X).

Urządzenie służy do wytwarzania i utrzymania plazmy, w której zachodzą reakcje syntezy jądrowej. Naukowcy zaznaczają, że jest to proces bardziej skomplikowany od dobrze poznanej reakcji rozszczepienia, choćby ze względu na konieczność uzyskania ekstremalnie trudnych warunków niezbędnych do zainicjowania reakcji (np. temperatury sięgające 100 mln st. C).

Stellarator pozwala odtworzyć na Ziemi, w kontrolowany sposób, cykl, który odpowiada za produkcję energii na Słońcu.

"To front rozwoju technologii" - podkreślał w rozmowie z dziennikarzami podsekretarz stanu w ministerstwie nauki, prof. Wodzisław Duch. - Kiedy ogląda to fizyk, czuje się wzruszony. To coś niesamowitego: kawałek słońca, które będziemy w stanie trzymać w urządzeniu".

Budowę stellaratora w Greifswald rozpoczęli Niemcy, obecnie jest to przedsięwzięcie międzynarodowe. Nasi naukowcy już od 2006 r. uczestniczą w tych pracach. Dzięki wkładowi o wartości około 6,5 mln euro Polska będzie miała zapewniony dostęp do przeprowadzanych eksperymentów w W7-X oraz będzie dysponować prawami do opracowywanych wynalazków.

W projekcie uczestniczy Instytut Fizyki Jądrowej PAN, zaangażowany w montaż nadprzewodzących kabli i szyn zbiorczych. Z kolei Politechnika Warszawska, Instytut Fizyki Plazmy i Laserowej Mikrosyntezy oraz Uniwersytet Opolski dostarczyły do Greifswaldu m.in. strukturalne i mechaniczne analizy systemu magnetycznego oraz systemów diagnostycznych miękkiego promieniowania rentgenowskiego. Narodowe centrum Badań Jądrowych odpowiadało za budowę elementów iniektora wiązki neutralnej, magnesów refleksyjnych, podstaw komór iniektorów tej wiązki (wraz z hydraulicznym układem poziomowania). Wykonało też zawory bramowe z układami wygrzewania - i układ chłodzenia.

Prof. Duch dodał, że słyszy wiele pochwał na temat polskich specjalistów zaangażowanych w projekt. Dodał, że polski wkład, wynoszący ok. 6,5 mln euro, "to nie są pieniądze, które wypłynęły z kraju. W większości zużyły je polskie firmy, ucząc się przy okazji i zyskując".

- Technologia została całkowicie wyprodukowana w Polsce, miejsca pracy zostają w Polsce. To szansa dla naszych inżynierów i pracowników, aby mogli realizować bardzo skomplikowane projekty pozostając w Polsce, a nie przez konkurencję z ludźmi, którzy emigrują. Możemy dawać dobre warunki rozwoju podmiotom gospodarczym i osobom, które chcą rozpocząć przygodę z naukami stosowanymi - powiedział prof. Maciej Chorowski z Politechniki Wrocławskiej.

- - - -

- Dostęp do fuzji termojądrowej umożliwiłby pozyskanie tysiące razy więcej energii, niż obecne zasoby energetyczne Ziemi - podkreśla prof. Jacek Jagielski z Narodowego Centrum Badań Jądrowych. We wtorek w niemieckim Greifswald otwarto urządzenie do badania fuzji.

Stellarator W7-X, czyli urządzenie, które służy do badania plazmy, niezbędnej do przeprowadzenia fuzji termojądrowej, otwarto z udziałem strony polskiej w Instytucie Fizyki Plazmy Max Planck w Greifswald.

- Chcemy mieć prąd, czerpiemy go z różnych źródeł. Energia odnawialna w najbliższej przyszłości będzie stanowić margines. Trzeba też pamiętać, że energie odnawialne będą dość nieprzewidywalne i nie będzie można się na nich bezpiecznie oprzeć, dopóki ktoś nie wynajdzie metody akumulowania gigantycznej ilości energii, np. zasobu energetycznego dla kraju na kilka tygodni. Na razie nikt nie ma na to pomysłu - zauważył zaangażowany we współpracę nad budową W7-X prof. Jagielski, dyrektor Departamentu Fizyki Materiałów w Narodowym Centrum Badań Jądrowych w Świerku. Przypomniał, że na pewien czas wystarczą paliwa kopalne, a jednocześnie w niektórych krajach budowane są reaktory rozszczepieniowe IV generacji, które zaczną pracować za ok. 30-40 lat.

- Te kraje, które myślą także o pojutrze, starają się opanować fuzję jądrową. Oznaczałaby ona niesamowite powiększenie dostępnych dziś zasobów energetycznych i dałaby ilość energii trudną do wyobrażenia - podkreślił.

Fuzja termojądrowa to proces połączenia dwóch atomów, np. deuteru z deuterem (D-D) albo deuteru i trytu (D-T), które tworzą inny atom - hel, przy okazji wydziela się energia. Ponieważ jądra atomów mają ładunek dodatni - odpychają się. Do zderzenia można je jednak zmusić, np. kompresując plazmę impulsem laserowym, albo rozpędzając atomy przez podgrzewanie gazu do bardzo wysokiej temperatury, sięgającej 80 albo 100 mln stopni. - Im większa temperatura, tym większa prędkość i szansa, że atomy zdążą się zderzyć - tłumaczył prof. Jagielski.

Plazmę można podgrzewać mikrofalami, przepuszczając przez nią prąd, albo za pomocą iniektorów, wstrzeliwujących w obszar plazmy rozpędzoną wiązkę atomów deuteru. Po podgrzaniu, plazma zaczyna produkować energię. Podobnie jak w elektrowni węglowej czy atomowej, ciepło odbierane jest za pomocą wody, którą podgrzewa - albo zamienia w parę.

Fuzja odbywa się w zbiorniku w kształcie obwarzanka (torusa), gdzie panuje bardzo niskie ciśnienie. Całe urządzenie jest narażone na bardzo wysoką temperaturę. Plazma jest tak gorąca, że nie może mieć bezpośredniego kontaktu ze ściankami zbiornika - na właściwym miejscu utrzymuje ją pole magnetyczne. Plazma przyjmuje tam kształt sznura, a właściwie kilkakrotnie zwiniętej wstęgi o obwodzie 10 m i ok. metra szerokości.

Jak tłumaczył prof. Jagielski, fuzję można przeprowadzać w różnych urządzeniach - bardziej popularnych tokamakach, lub stellaratorach. - Na razie zakłada się, że planem A na fuzję jądrową jest tokamak. Stellarator jest drugim rozwiązaniem, które jest dopiero testowane - mówił.

Wtorkowe otwarcie stellaratora W7-X w Niemczech jest jednym z wielu kroków do celu - podkreślił profesor. Zastrzegł, że choć mechanizm reakcji termojądrowej jest znany, to pracujący nad fuzją naukowcy muszą pokonać wiele problemów, np. ustabilizować plazmę w reaktorze, podgrzać ją, a potem odprowadzić energię z reakcji. - Wciąż potrzebna jest diagnostyka plazmy i nowe teorie opisujące zachowanie plazmy w źródłach ujemnie naładowanych jonów. Pewne jest jednak to, że każda kolejna generacja urządzeń jest coraz bardziej sprawna, coraz lepsza i bliższa urządzeniom, które będą produkowały energię - powiedział.

Dodał, że choć docelowo chodzi o budowę reaktora (który wyprodukuje energię dopiero za kilkadziesiąt lat, a dominującym źródłem energii może się stać za wiek lub dwa), to prace z tym związane "już dziś generują postęp techniczny we wszystkich dziedzinach, które wykonują elementy takich reaktorów".

Na rozwoju badań korzystają też naukowcy, w tym z Polski. "Mogliśmy doczepić się jak zwykle dotychczas do eksperymentów, które wymyślił ktoś inny. Teraz wchodzimy do Komitetu Eksperymentalnego. Możemy proponować własne doświadczenia i mieć wpływ na kierunek badań" - podkreślił prof. Jagielski.

Biznes INTERIA.PL na Twitterze. Dołącz do nas i czytaj informacje gospodarcze