Tokamak to nadzieja dla Ziemi. Jak działa i do czego służy?
Kontrolowana fuzja termojądrowa jest praktycznie na wyciągnięcie ręki. Dzięki sukcesowi Amerykanów, którzy wykorzystali swój tokamak, ludzkość zrobiła bardzo duży krok w stworzeniu reaktora termojądrowego. Czym jest to urządzenie?
Spis treści:
Co to jest tokamak, do czego służy i jak działa?
Tokamak to specjalne urządzenie, które pozwala na kontrolowaną reakcję termojądrową. Często nazywane jest również "małym Słońcem", ponieważ w środku maszyny zachodzą identyczne procesy jak w naszej gwieździe.
Tokamak w przyszłości może stać się podstawą do stworzenia reaktora termojądrowego, który będzie wytwarzać tani i ekologiczny prąd.
Główna komora tokamaku zbudowana jest w kształcie torusa (coś na kształt pączka z dziurką). W dużym skrócie: elektromagnesy przy współudziale ekstremalnego ciepła (150-300 mln stopni Celsjusza) i ciśnienia tworzą pierścień plazmy (zjonizowany gaz). Powstała energia wytwarzana przez fuzję atomów jest pochłaniana przez ściany maszyny.
Amerykański termojądrowy cud
Podstawowym problemem tokamaku było wytworzenie więcej energii, niż jest potrzebne do rozpoczęcia i utrzymania procesu syntezy jądrowej. Według najnowszych doniesień sukces ten został po raz pierwszy osiągnięty przez Amerykanów. Podczas zasilania tokamaku zużyto 2,05 megadżuli energii, podczas gdy wygenerowano 3,15 megadżuli. Udało się zatem uzyskać ponad 50 proc. energii więcej, niż zostało dostarczone.
Media już donoszą, że przełom ten jest wręcz kamieniem milowym dla przyszłości czystej energii na świecie. Lawrence Livermore National Laboratory, gdzie dokonano tego osiągnięcia, studzi nieco nastroje, gdyż jak twierdzi, udało się na razie dokonać jednego zapłonu.
Droga do stworzenia reaktorów termojądrowych jest jeszcze daleka, chociaż pojawiło się niezwykle jasne światełko w tunelu.
Świat potrzebuje reaktorów termojądrowych
Tak jak wspomniano wcześniej, tokamak jest kamieniem węgielnym do stworzenia reaktorów termojądrowych, dzięki którym będziemy mogli wytwarzać prąd. Taki reaktor nie wytwarza wysokoaktywnych odpadów jądrowych. Pozwala za to wyprodukować tanią i przyjazną środowisku energię. Paliwo jest w zasadzie niewyczerpywalne, ponieważ jest nim wodór — najczęściej występujący pierwiastek we wszechświecie.
Nie tylko Stany Zjednoczone mają własny tokamak
Urządzenie to wykorzystywane jest także przez Wielką Brytanię, Francję czy Chiny. Brytyjczycy w 2018 roku wytworzyli plazmę o temperaturze wyższej od tej, która panuje na Słońcu. W tamtym czasie było to bardzo dużym osiągnięciem, które obecnie stało się w zasadzie normą. Twierdzili wtedy, że fuzja jądrowa będzie opłacalna za 7 lat, a za 12 lat będzie już opanowana i bezpieczna w użytkowaniu.
W 2021 roku Francuzom udało się stworzyć pierwszy reaktor fuzyjny bez magnesów, co może się w przyszłości wiązać z rezygnacją z bardzo drogich i problematycznych cewek i magnesów. Z kolei w Chinach na początku tego roku udało się ustanowić nowy rekord utrzymania plazmy w tokamaku HL-2M. Wydawało się, że to właśnie Chińczykom uda się jako pierwszym uzyskać więcej energii, niż jej dostarczyć.
Jest jeszcze budowany tokamak ITER, który będzie największym urządzeniem tego typu na świecie - będzie dwa razy większy od największego obecnie wykorzystywanego urządzenia, a także będzie posiadać dziesięciokrotnie większą objętość komory plazmowej. Objętość uzyskiwanej plazmy ma osiągnąć aż 840 metrów sześciennych.
