Stellarator W7-X, czyli urządzenie, które służy do badania plazmy, niezbędnej do przeprowadzenia fuzji termojądrowej, otwarto z udziałem strony polskiej w Instytucie Fizyki Plazmy Max Planck w Greifswald.

"Chcemy mieć prąd, czerpiemy go z różnych źródeł. Energia odnawialna w najbliższej przyszłości będzie stanowić margines. Trzeba też pamiętać, że energie odnawialne będą dość nieprzewidywalne i nie będzie można się na nich bezpiecznie oprzeć, dopóki ktoś nie wynajdzie metody akumulowania gigantycznej ilości energii, np. zasobu energetycznego dla kraju na kilka tygodni. Na razie nikt nie ma na to pomysłu” – zauważył zaangażowany we współpracę nad budową W7-X prof. Jagielski, dyrektor Departamentu Fizyki Materiałów w Narodowym Centrum Badań Jądrowych w Świerku. Przypomniał, że na pewien czas wystarczą paliwa kopalne, a jednocześnie w niektórych krajach budowane są reaktory rozszczepieniowe IV generacji, które zaczną pracować za ok. 30-40 lat.

”Te kraje, które myślą także o pojutrze, starają się opanować fuzję jądrową. Oznaczałaby ona niesamowite powiększenie dostępnych dziś zasobów energetycznych i dałaby ilość energii trudną do wyobrażenia” - podkreślił.

Fuzja termojądrowa to proces połączenia dwóch atomów, np. deuteru z deuterem (D-D) albo deuteru i trytu (D-T), które tworzą inny atom - hel, przy okazji wydziela się energia. Ponieważ jądra atomów mają ładunek dodatni - odpychają się. Do zderzenia można je jednak zmusić, np. kompresując plazmę impulsem laserowym, albo rozpędzając atomy przez podgrzewanie gazu do bardzo wysokiej temperatury, sięgającej 80 albo 100 mln stopni. „Im większa temperatura, tym większa prędkość i szansa, że atomy zdążą się zderzyć” – tłumaczył prof. Jagielski.

Plazmę można podgrzewać mikrofalami, przepuszczając przez nią prąd, albo za pomocą iniektorów, wstrzeliwujących w obszar plazmy rozpędzoną wiązkę atomów deuteru. Po podgrzaniu, plazma zaczyna produkować energię. Podobnie jak w elektrowni węglowej czy atomowej, ciepło odbierane jest za pomocą wody, którą podgrzewa - albo zamienia w parę.

Fuzja odbywa się w zbiorniku w kształcie obwarzanka (torusa), gdzie panuje bardzo niskie ciśnienie. Całe urządzenie jest narażone na bardzo wysoką temperaturę. Plazma jest tak gorąca, że nie może mieć bezpośredniego kontaktu ze ściankami zbiornika – na właściwym miejscu utrzymuje ją pole magnetyczne. Plazma przyjmuje tam kształt sznura, a właściwie kilkakrotnie zwiniętej wstęgi o obwodzie 10 m i ok. metra szerokości.

Jak tłumaczył prof. Jagielski, fuzję można przeprowadzać w różnych urządzeniach – bardziej popularnych tokamakach, lub stellaratorach. „Na razie zakłada się, że planem A na fuzję jądrową jest tokamak. Stellarator jest drugim rozwiązaniem, które jest dopiero testowane” - mówił.

Wtorkowe otwarcie stellaratora W7-X w Niemczech jest jednym z wielu kroków do celu – podkreślił profesor. Zastrzegł, że choć mechanizm reakcji termojądrowej jest znany, to pracujący nad fuzją naukowcy muszą pokonać wiele problemów, np. ustabilizować plazmę w reaktorze, podgrzać ją, a potem odprowadzić energię z reakcji. „Wciąż potrzebna jest diagnostyka plazmy i nowe teorie opisujące zachowanie plazmy w źródłach ujemnie naładowanych jonów. Pewne jest jednak to, że każda kolejna generacja urządzeń jest coraz bardziej sprawna, coraz lepsza i bliższa urządzeniom, które będą produkowały energię” - powiedział.

Dodał, że choć docelowo chodzi o budowę reaktora (który wyprodukuje energię dopiero za kilkadziesiąt lat, a dominującym źródłem energii może się stać za wiek lub dwa), to prace z tym związane „już dziś generują postęp techniczny we wszystkich dziedzinach, które wykonują elementy takich reaktorów”.

Na rozwoju badań korzystają też naukowcy, w tym z Polski. „Mogliśmy doczepić się jak zwykle dotychczas do eksperymentów, które wymyślił ktoś inny. Teraz wchodzimy do Komitetu Eksperymentalnego. Możemy proponować własne doświadczenia i mieć wpływ na kierunek badań” – podkreślił prof. Jagielski.

PAP - Nauka w Polsce

zan/ ula/ jra/