Dynomak - reaktor fuzyjny tańszy od węgla

Atomowa fuzja niesie w sobie nadzieję na zaspokojenie wszystkich potrzeb energetycznych ludzkości w sposób ekologiczny i bezpieczny - jedna szklanka wody ma nam dać tyle energii ile pół miliona baryłek ropy. Naukowcy z Uniwersytetu w Waszyngtonie opracowali właśnie reaktor nazwany Dynomak, z którego energia ma być tańsza niż z węgla.

Synteza jądrowa polega na połączeniu dwóch lżejszych jąder w jedno cięższe - w tym przypadku z jąder izotopów wodoru powstaje cięższy hel i dodatkowy neutron oraz, oczywiście, energia. Od lat nie udaje się jednak pokonać podstawowego problemu - jak przeprowadzić taką reakcję w kontrolowanych warunkach w sposób, który będzie energetycznie wydajny.

Mimo, że pierwsze reaktory fuzyjne powstawały już w latach 60 XX wieku to wymaganej do codziennego używania sprawności nie udało nam się osiągnąć do dziś. Wielki przełom może nadejść już w 2019 roku gdy uruchomiony ma zostać na południu Francji reaktor ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor) - druga najkosztowniejsza instalacja badawcza świata, po Międzynarodowej Stacji Kosmicznej. W jego budowie udział naukowy jak i finansowy biorą nie tylko państwa Unii Europejskiej lecz także Japonia, USA, Rosja, Chiny, Korea Południowa i Indie - a całkowity koszt jego stworzenia ma zamknąć się w 10 miliardach euro. Powstać ma w nim największy na świecie tokamak (z języka rosyjskiego toroidalnaja lamiera s magnitnymi katuszkami, czyli toroidalna komora z cewką magnetyczną), w którym fuzja ma być podtrzymywana przez około 1000 sekund osiągając moc 500-1000 MW.

Problemem jest jednak jego gigantyczny koszt przez co produkowana w nim energia ma być wielokrotnie droższa od tej ze źródeł konwencjonalnych (niemniej i tak warto go zbudować jako jednostkę eksperymentalną). Na nieco inny pomysł wpadli ostatnio naukowcy z Uniwersytetu w Waszyngtonie, którzy wymyślili reaktor nazwany Dynomak - jest on o rząd wielkości prostszy w działaniu od ITER-a, a produkowana w nim energia ma kosztować mniej niż ta uzyskiwana dziś ze spalania węgla.

Technologia Dynomaka zasadniczo bazuje na tych samych podstawach, na których opierać ma się ITER - ma on z pomocą pola magnetycznego więzić wodór ściskając go i podgrzewając do momentu gdy rozpocznie się reakcja fuzji jądrowej. Komora ma zamiast toroidalnego ma mieć kształt sferyczny, a pole magnetyczne ma być produkowane przez skierowanie pola elektrycznego w sam środek rozgrzanej plazmy przez co odpada konieczność używania potwornie drogich i skomplikowanych magnesów nadprzewodnikowych.

I, mimo że Dynomak ma być prostszy, tańszy i mniejszy od ITER-a to ma on produkować od niego więcej energii, która z pomocą ciekłej soli odprowadza będzie do zbiornika z wodą, która parując napędzać ma turbiny generujące prąd.

Obliczenia autorów nowego pomysłu wskazują, że Dynomak ma kosztować 1/10 tego co ITER, a produkować ma 5-krotnie więcej energii ze sprawnością 40%. Oznacza to, że elektrownia zbudowana wokół niego ma być tańsza niż elektrownia węglowa.

Na razie jednak stworzony na uniwersytecie prototyp HIT-SI3 (na zdjęciu wyżej) ma 1/10 rozmiaru funkcjonalnego reaktora, a od powstania pełnowymiarowej wersji dzielą nas lata pracy, ale sam pomysł wydaje się najlepszą ze znanych nam metod wykorzystania syntezy jądrowej.

Źródło: