Tak się składa, że miałem ostatnio okazję zwiedzić Wrocławską wystawę pt. "Fusion Expo - energia gwiazd". Nie ukrywam, że idea pozyskiwania energii z fuzji termojądrowej ciekawiła mnie od dawna, a expo skłoniło mnie do pewnych refleksji.
Jak wiemy na świecie często się teraz mówi o potrzebie zapewnienia bezpiecznej, taniej i ekologicznej bazy energetycznej, szczególnie w bogatych krajach. Ostatnie dekady zwróciły uwagę 'dorosłych' na problem postępującego zanieczyszczenia środowiska, a także wyczerpujących się niektórych surowców naturalnych.
Oczywiście zaczęto opracowywać różne nowe metody pozyskiwania energii z odnawialnych źródeł o których mowa w tym temacie, jednak w sumie niewiele wiadomo o najambitniejszym projekcie, który finansuje niemal cała zaangażowana naukowo Europa.
ITER - International Thermonuclear Experimental Reactor jest inwestycją niezwykle kosztowną (na chwilę obecną ostrożnie szacuje się koszty na 20 miliardów euro) ale zarazem bardzo obiecującą. Ten testowy reaktor aktualnie jest w trakcie budowy, powstaje w francuskiej miejscowości Cadarache.
Reaktor ten to tak zwany tokamak, kształtem przypominający torusa, albo jak kto woli - obważanka. Taki wygląd dyktuje kształt pola magnetycznego, które jest kluczowym elementem do utrzymania reakcji fuzji termonuklearnej, bowiem nadaje kształt i kierunek poruszania się gorącej plazmie. Owa plazma to mieszanina deuteru i trytu rozgrzanego do temperatury, w której jądra tych izotopów odzielają się od elektronów.
Reakcja syntezy zachodzi gdy uzyskane są odpowiednie warunki plazmy, czyli przede wszystkim temperatury; szacunkowo 100-150 milionów stopni Celsjusza. Gdy nastąpi "zapłon" plazmy, wydziela się duża ilość energii w postaci promieniowania. Przy zderzeniu cząstki deuteru i trytu powstaje cząstka helu niosąca 20% energii i wolny neutron z 80% energii. energia kinetyczna helu będzie wykorzystana do samopotrzymania się fuzji, a energia neutronu trafi do wymienników ciepła w ścianach reaktora. Dodatkowo promieniowanie przyczyni się do rozpadu litu dostarczanego do osłony reaktora, co będzie źródłem trytu. Tryt jest radioaktywny, więc jego produkcja na miejscu, bez transportowania jest wyjątkowo przydatna i bezpieczna.
ITER jest eksperymentalnym reaktorem, który umożliwi posunięcie badań nad syntezą jądrową naprzód. Przypuszczalnie będzie produkował dziesięciokrotnie więcej energii niż jej zużywał, więc stanie się kamieniem milowym na drodze do całkowitego opanowania tej technologii i budowy komercyjnej elektrowni plazmowej. Jest już plan elektrowni DEMO, jeśli ITER osiągnie sukces.
Osobiście zastanawiałem się nad bilansem zysków i strat z takiej metody produkcji energii. Oceńcie sami.
+Ekologiczna czystość pozyskiwania energii - produktami jest tylko mała ilość helu
+Bezpieczeństwo - w przypadku awarii reakcja po prostu wygaśnie nie mając odpowiednich warunków. Jak pokazują badania bezpieczeństwa, najgorszy możliwy scenariusz wypadków będzie wymagał jedynie ewakuacji obsługi reaktora
+Dostępne paliwo - deuter obecny jest w każdej wodzie i może być z niej odzielony, tryt produkuje sam reaktor z litu, pierwiastka powszechnie występującego w skorupie ziemskiej w postaci związków.
Jedyne wady jakie znalazłem, to:
- Wysoki koszt przedsięwzięcia, tego niestety nie da się uniknąć
- Potrzeba wymiany wystawionych na promieniowanie pokryć ścian reaktora, ze względu na proces aktywacji materiału. Te elementy można zamontować ponownie dopiero po około 100 latach od aktywowania.
Wydaje mi się, że energia fuzji to dziś najlepsza perspektywa na pozyskiwanie energii. Pomimo astronomicznych kosztów, zalety elektrowni plazmowej przewyższają inne alternatywne źródła energii, na przykład energię wody, czy wiatru.
