Polski Atom

Fuzja to proces, w którym jądra atomowe zderzają się ze sobą ulegając syntezie i uwalniając przy tym energię. Naukowcy i inżynierowie pracują nad technologią, która pozwoli na wykorzystanie tej reakcji jądrowej w przyszłych elektrowniach.

Aby uzyskać energię z syntezy jądrowej należy podgrzać gaz złożony z dwóch izotopów wodoru, deuteru i trytu, do wysokiej temperatury rzędu 100 mln stopni Celsjusza. Jednym ze sposobów na osiągnięcie takich warunków jest metoda magnetycznego uwięzienia plazmy, gdzie rozgrzany gaz (plazma) kontrolowany jest za pomocą silnych magnesów. Najbardziej obiecującym urządzeniem do przeprowadzania tego procesu jest tokamak – komora magnetyczna w kształcie pierścienia.

Zalety energii z fuzji jądrowej

Na świecie obecnie poszukuje się nowych, czystszych sposobów na zaspokojenie rosnącego zapotrzebowania na energię, z powodu obawy przed zmianami klimatu.
Elektrownie wykorzystujące zjawisko syntezy jądrowej miałyby pod tym względem wiele zalet:

• Brak emisji CO₂. Jedynymi produktami ubocznymi reakcji syntezy jądrowej są niewielkie ilości helu, który jest gazem obojętnym niewpływającym w żaden sposób na zanieczyszczenie powietrza.
• Duże zasoby paliwa. Deuter można ekstrahować z wody, a tryt jest wytwarzany z litu, który znajduje się w skorupie ziemskiej. Ilość paliwa wystarczy zatem na wiele milionów lat.
• Efektywność energetyczna. Jeden kilogram paliwa termojądrowego może zapewnić taką samą ilość energii jak 10 milionów kilogramów paliwa kopalnego.
• Brak długożyciowych odpadów promieniotwórczych. Jedynie komponenty samej elektrowni stają się promieniotwórcze i można je będzie bezpiecznie poddać recyklingowi lub zutylizować w ciągu 100 lat.
• Bezpieczeństwo. Niewielkie ilości paliwa zużywanego podczas syntezy jądrowej (o masie znaczka pocztowego) oznacza, że żaden wypadek o charakterze jądrowym na wielką skalę nie jest możliwy.
• Niezawodna moc. Elektrownie wykorzystujące zjawisko fuzji jądrowej (termojądrowe) powinny zapewniać niezawodne dostawy dużych ilości energii elektrycznej, przy szacowanych kosztach podobnych do pozostałych źródeł energii.

Dotychczas naukowcy rozwiązali wiele problemów związanych z realizacją syntezy jądrowej. Największy na świecie tokamak JET (Joint European Torus) osiągnął moc 16 MW i udowodnił techniczną możliwość osiągnięcia syntezy jądrowej, z wykorzystaniem w tym celu deuteru i trytu, uważanych obecnie za najbardziej wydajne paliwo. Największym wyzwaniem jest udowodnienie, że synteza jądrowa może być podstawą działania elektrowni. Międzynarodowe badania w tym kierunku zakładają, że wytwarzanie energii za jej pomocą będzie możliwe do 2050 roku. Obecnie głównym przedsięwzięciem z dziedziny badań nad fuzją jądrową jest ITER (ang. International Thermonuclear Experimental Reactor - Międzynarodowy Eksperymentalny Reaktor Termojądrowy) - międzynarodowy projekt realizowany w Cadarache na południu Francji, którego celem jest zbadanie możliwości produkowania na wielką skalę energii z kontrolowanej fuzji jądrowej. W projekcie uczestniczą finansowo i naukowo: Unia Europejska, Japonia, Rosja, Stany Zjednoczone, Chiny, Korea Południowa i Indie. Docelowo ITER będzie tokamakiem o mocy 500 MW, który swoim działaniem ma na celu potwierdzenie, że energia z syntezy jądrowej będzie możliwa do wykorzystania na skalę komercyjną.