Růst spotřeby energie se v průběhu let zvyšoval, jak se rozvíjela energetická revoluce. Tento růst celosvětové spotřeby vyvolává potřebu prozkoumat nové, účinnější a udržitelné energetické možnosti. V této souvislosti jaderná fůze Představuje se jako alternativa s obrovským potenciálem pro výrobu energie. V současné době však na průmyslové úrovni neexistuje kvůli velkým technickým problémům. Jedním z nejpokročilejších pokusů o vývoj této technologie je projekt ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor), mezinárodní program, který se snaží prokázat životaschopnost jaderné fúze.
V tomto článku si vysvětlíme, z čeho se program ITER skládá, co je jeho hlavním cílem a nejnovější zprávy o jeho vývoji.
Co je to ITER
El ITER Jde o jeden z největších a nejsložitějších vědeckých projektů na světě. Jedná se o experimentální jaderný fúzní reaktor, který se snaží replikovat procesy, které se vyskytují v vnitřku Slunce a dalších hvězd, kde fúzí atomů vodíku vzniká energie. V reaktoru, jako je ITER, probíhají fúzní reakce v kontrolovaném prostředí s extrémními materiály a teplotami, které se pokoušejí napodobit podmínky solárního jádra a generují značné množství energie.
Jaderná fúze obvykle spočívá ve spojení dvou lehkých atomů deuterium y tritium, k vytvoření těžšího (helia) a uvolnění velkého množství energie v procesu. Tato energie je mnohem větší než energie získaná jaderným štěpením, což je proces, který se v současnosti používá v konvenčních jaderných elektrárnách. ITER využívá systém magnetického zadržení prostřednictvím zařízení známého jako „tokamak“. Tento reaktor má tvar toroidu (donut) a využívá výkonné supravodivé magnety ke koncentraci horkého plazmatu nezbytného pro fúzní reakce, aniž by se dostalo do kontaktu se stěnami reaktoru.
Jednou z velkých technologických výzev projektu ITER je dosažení teplot kolem 150 milionů stupňů CelsiaTato teplota je asi 10krát vyšší než teplota jádra Slunce. Cílem ITER je ukázat, že jaderná fúze je nejen možná, ale může být také komerčně životaschopným zdrojem energie pro budoucnost.
Energie, která může být generována prostřednictvím jaderné fúze, by mohla být prakticky nevyčerpatelný, protože hlavní paliva, deuterium a tritium, jsou relativně hojná. Deuterium lze extrahovat z mořské vody, zatímco tritium lze získat z lithia, materiálu také běžného na planetě.
ITER, Cadarache a Španělsko
ITER se staví Cadarache, na jihu Francie, výzkumné centrum s dlouhou historií v jaderných studiích. Od svého vzniku na tomto gigantickém projektu spolupracovalo 35 zemí, včetně Evropské unie, Spojených států, Číny, Indie, Japonska, Ruska a Jižní Koreje.
Původní rozpočet na jeho výstavbu byl kolem 5.000 10 milionů eur, i když tato čísla se mohou s postupem projektu značně zvýšit. Odhaduje se, že výstavba ITER bude trvat asi 20 let a jeho provoz se prodlouží minimálně o dalších XNUMX let. Během tohoto období bude hlavním cílem ukázat, že je možné vytvořit a velká fúzní elektrárna, schopné vyrobit více energie, než spotřebuje.
Španělsko také hraje důležitou roli v projektu ITER. Od roku 2007, ústředí Evropské agentury pro jadernou syntézu se nachází v Barceloně, kde je velká část úsilí koordinována mezi evropskými inženýry, vědci a správci zapojenými do projektu. Španělsko se aktivně podílí na výzkumu a vývoji pokročilých materiálů pro reaktor, kromě spolupráce při návrhu systémů dálkové manipulace a pokročilé diagnostiky pro sledování a řízení provozu tokamaku.
Výhody jaderné fúze
Rozvoj jaderné fúze má několik výhod, které z ní činí velmi atraktivní energetickou možnost:
- Nulové emise skleníkových plynů: Na rozdíl od fosilních paliv nevypouštějí fúzní elektrárny během provozu do atmosféry oxid uhličitý ani škodliviny.
- zabezpečení: Jaderná fúze nepředstavuje stejné riziko jako jaderné štěpení. V případě poruchy reaktoru by se reakce zastavily přirozeně, bez katastrofických následků, jaké by mohly nastat v štěpné elektrárně.
- Bohaté palivo: Jak již bylo zmíněno, deuterium lze snadno získat z mořské vody a tritium lze vyrobit z lithia, což zajišťuje téměř neomezené dodávky paliva.
- Menší tvorba radioaktivního odpadu: Ačkoli jaderná fúze produkuje určitý odpad, je mnohem menší a méně nebezpečný než ten, který vzniká štěpením. Odpad z jaderné syntézy se během několika desetiletí stane bezpečným, zatímco odpad ze štěpení může zůstat radioaktivní po tisíce let.
Nejnovější zprávy a technologický pokrok
ITER dosáhl v posledních letech zásadní fáze. V roce 2012 získala od francouzských úřadů stavební povolení a v roce 2014 začaly práce na montáži klíčových částí a komponent reaktoru. Dodávky byly rozděleny mezi zúčastněné země podle jejich příspěvků do projektu.
Jedním z nejdůležitějších milníků v novodobé historii ITER byl začátek montáže ITER jádro stroje v roce 2020. Tato montáž potrvá přibližně pět let a očekává se, že první plazma – fáze, ve které se reaktor uvádí do provozu – bude získáno v Ano 2025. Ačkoli toto první plazma bude mít krátkou životnost a jeho hlavním cílem bude demonstrovat, že magnety fungují správně, představuje zásadní krok k ověření konceptu fúze ve velkém měřítku.
Jednou z hlavních výzev k řešení je nakládání s radioaktivním plynem tritium, který vzniká při fúzních reakcích. ITER zkoumá metody pro bezpečnou kontrolu a omezení tohoto materiálu.
Kromě pokroku ve výstavbě reaktoru vědci a výzkumné skupiny po celém světě pracují na dalších klíčových aspektech, které mají zajistit úspěch ITER. Vyvíjejí se lepší diagnostiku a provozní postupy pro řízení stability plazmatu a také nové materiály pro vnitřní stěny reaktoru, které vydrží extrémní podmínky vznikající při fúzi.
Technická a komerční proveditelnost jaderné fúze se bude vyhodnocovat v příštích dvou desetiletích, ale předběžné výsledky jsou slibné. Odborníci se již domnívají, že ITER by mohl být prvním krokem k energetické budoucnosti, v níž dominuje jaderná fúze, a někteří předpovídají, že ano komerční výroba energie Z tohoto zdroje to bude možné kolem roku 2050.
ITER představuje nejlepší naději pro energii z jaderné syntézy jako dlouhodobé řešení energetických a ekologických výzev dnešního světa.