Polscy naukowcy pracują nad fuzją jądrową - niewyczerpanym źródłem energii
Polscy naukowcy są współbudowniczymi jednego z najbardziej zaawansowanych reaktorów termojądrowych na świecie - znajdującego się w Niemczech Wendelsteina. Może on przynieść nam odpowiedź na to, skąd czerpać energię, kiedy skończą się paliwa kopalne.
Jak otrzymać niewyczerpane źródło energii na Ziemi?
Na to pytanie starają się odpowiedzieć naukowcy pracujący przy budowie stellaratora Wendelstein 7-X, znajdującego się przy Instytucie Fizyki Plazmy Maxa Plancka w Greifswaldzie w północno – wschodnich Niemczech.
Stellator ten jest reaktorem utrzymującym stabilne pole magnetyczne, wewnątrz którego zachodzą reakcje fuzji termojądrowej, czyli łączenia się jąder lżejszych pierwiastków w cięższe. Jako przykład można podać reakcję jądra deuteru i trytu (izotopy wodoru), w której powstaje jądro helu, neutron, a także wydzielana jest energia.
Jest to najwydajniejszy sposób pozyskiwania energii, jaki obecnie znamy.
- Elektrownia o mocy 500 megawatów wymaga powierzchni 25 km2 w przypadku baterii słonecznych, ale już tylko 0,5 km2 w przypadku fuzji termojądrowej – komentuje prof. Marek Stodulski z Instytut Fizyki Jądrowej PAN, który pracował przy budowie Wendelsteina.
11 grudnia zeszłego roku nastąpił przełom. Po raz pierwszy, właśnie w tym reaktorze udało się zapalić plazmę, a konkretnie przez 1/10 sekundy w Wendelsteinie utrzymano plazmę atomów helu o temperaturze miliona stopni.
W budowie stellaratora W7-X i oprzyrządowania potrzebnego do diagnostyki plazmy brało udział kilka polskich ośrodków. Oto one (wymienia prof. Urszula Woźnicka pracująca w IFJ PAN):
- Politechnika Warszawska - analiza wytrzymałościowa różnych komponentów stellaratora.
- Instytut Fizyki Plazmy i Laserowej Mikrosyntezy w Warszawie - projektowanie i budowa urządzeń pomiarowych do badania własności plazmy (z pomocą Uniwersytetu w Opolu).
- Narodowe Centrum Badań Jądrowych w Świerku - budowa urządzenia wspomagającego utrzymanie plazmy poprzez dostarczanie deuteronów o odpowiedniej prędkości (tzw. Neutron Beam Injection).
- Instytut Fizyki Jądrowej Polskiej Akademii Nauk - przygotowanie i zainstalowanie na modułach stellaratora 120 systemów zasilania cewek nadprzewodzących oraz wykonanie 220 specjalistycznych połączeń niskiej oporności kabli nadprzewodzących; ponadto wykonano sprawdzające analizy wytrzymałościowe dla niektórych urządzeń potrzebnych przy budowie stellaratora oraz zestawy elementów mechanicznych dla 30 polichromatorów.
Co polscy naukowcy zyskują na takiej współpracy?
- Udział w budowie stellaratora umożliwia polskim naukowcom prowadzenie badań z zakresu fizyki plazmy na urządzeniu, którego nie ma w Polsce. Jakość prac zespołu inżynierów i techników IFJ PAN jest znakomitą reklamą o zasięgu międzynarodowym – mówi prof. Stodulski.
A czy z takiej energii będziemy mogli w przyszłości skorzystać?
- Produkcja energii z wykorzystaniem fuzji termojądrowej może być ekonomiczna w przypadku dużych urządzeń dostarczających megawaty. W chwili obecnej wiadomo jak zbudować takie urządzenie, ale jeszcze nieznane są technologie konieczne do tego celu. Przewiduje się, że będzie to możliwe za 25-30 lat – zauważa prof. Stodulski.
Choć Wendelstein jest dużym krokiem naprzód, to sam nie będzie jeszcze produkował energii, a ma potwierdzić, że ten typ reaktora jest bezpieczny i może w sposób ciągły dostarczać energię.
