ITER - pierwszy reaktor termonuklearny świata

Jeśli wszystko pójdzie zgodnie z planem, już wkrótce Międzynarodowy Eksperymentalny Reaktor Termojądrowy (ITER) będzie o krok bliżej od stania się pierwszym na świecie działającym reaktorem termonuklearnym. Jeśli uda nam się bezpiecznie zbudować i eksploatować takie reaktory, będziemy w stanie rozwiązać globalny kryzys energetyczny.

Zjawisko syntezy jądrowej jest wykorzystywane w głowicach termojądrowych - ta sama technologia mogłaby teoretycznie zostać zastosowana do zasilenia naszych miast. ITER może być pierwszym reaktorem fuzyjnym zdolnym do wytwarzania większej ilości energii niż potrzeba do jego działania.

Gdy jądra dwóch atomów łączą się ze sobą, uwalniają duże ilości energii. Ideą zjawiska reakcji termojądrowych jest wykorzystanie stosunkowo niewielkiej ilości energii do uwolnienia ogromnej ilości energii. Tak właśnie działa Słońce i inne gwiazdy - dlatego są one tak jasne i uwalniają ogromne ilości ciepła.

Odtworzenie zjawisk kosmicznych w laboratorium jest niezwykle skomplikowanym zadaniem, ale w zasadzie sprowadza się do znalezienia odpowiednich materiałów i wymyślenia, jak wymusić pożądaną reakcję w użytecznej skali. ITER może zmienić wszystko.

Naukowcy nie spodziewają się rozpocząć pracy z reaktorami małej mocy w ośrodku ITER do 2025 roku, ale pierwsze testy rozpoczną się już w czerwcu tego roku. Wtedy to uczeni z EUROfusion uruchomią Joint European Torus (JET), oddzielny eksperyment, mający na celu dostrojenie zapotrzebowania na paliwo i materiały dla eksperymentu ITER przed jego zbliżającym się uruchomieniem. 

Główna różnica między JET a ITER polega na skali. W rzeczywistości, podczas gdy JET był pierwszy, początki projektu ITER stały się istotną częścią eksperymentu JET. Naukowcy wyłączyli JET na okres kilku miesięcy, aby przeprojektować go tak, by współpracował z projektem ITER. W ten sposób JET jest swego rodzaju prototypem dla reaktora ITER. Jeśli wszystko pójdzie dobrze, pomoże on naukowcom rozwiązać ważne problemy, takie jak wykorzystanie paliwa i optymalizacja reakcji.

Rozwiązanie problemu fuzji jądrowej to coś więcej niż tylko dobranie odpowiedniej mieszanki paliwowej. Warunki kontrolowanej syntezy są znacznie trudniejsze do osiągnięcia niż np. wyprodukowanie głowicy bojowej, która eksploduje. Teoretycznie reaktory fuzji termojądrowej są całkowicie bezpieczne. Niebezpieczne poziomy promieniowania lub awarie, które mogą wystąpić w przypadku rozszczepienia jąder (jak w klasycznych elektrowniach atomowych), są zasadniczo niemożliwe w przypadku fuzji. Reaktor musi być zbudowany prawidłowo, aby wytworzyć wystarczającą ilość energii, która będzie użyteczna. Ilości te należy kontrolować, aby nie doszło do nadprodukcji, której nie uda się wykorzystać. 

Po uruchomieniu JET tego lata będziemy mieli okazję zmierzyć się z niektórymi z tych problemów. W 2025 r. ITER rozpocznie dziesięcioletni cykl serwisowy, w którym będzie przeprowadzał reakcje wodorowe o niskiej mocy. W tym czasie naukowcy będą monitorować system, a jednocześnie badać wielodyscyplinarne podejście do rozwiązywania różnych problemów inżynieryjnych, które się pojawią. Głównym celem tych działań jest stworzenie systemów uczenia maszynowego i modeli sztucznej inteligencji, które będą w stanie zasilić symulacje niezbędne do skalowania systemów fuzji jądrowej.

Wreszcie, w 2035 r., kiedy zespół ITER będzie dysponował wystarczającą ilością danych i informacji, wymieni wodór będący źródłem paliwa dla reaktora na deuter i tryt - dwa izotopy, które są znacznie bardziej użyteczne energetycznie.