Przełom uczonych z MIT! Moc fuzji jądrowej wreszcie ujarzmiona

W MIT (Massachusetts Institute of Technology) pracują prawdziwi geniusze. Dzięki ich staraniom już wkrótce powstanie tokamak, który wytworzy w reakcji fuzji jądrowej więcej energii niż potrzeba do jego zasilania. To otwiera nowe możliwości w dążeniu do ujarzmienia mocy atomu.

Ludzkość jest uzależniona od energii. Niestety, jeżeli szybko nie przesiądziemy się na odnawialne źródła energii lub nie wymyślimy nowego sposobu zasilania wszechogarniającej elektroniki, to może się okazać, że czeka nas regres technologiczny. Doskonałym sposobem pozyskiwania energii jest efektywna koncepcja kontrolowanej fuzji jądrowej. Niestety, do tej pory obecna w filmach i powieściach science-fiction, ale nie rzeczywistości. Dzięki pracom naukowców z MIT, ma stać się możliwa już w latach 30. naszego wieku.

Czym są tokamaki?

Koncepcję tokamaka stworzyli w 1950 r. Igor Tamm i Andriej Sacharow. Pierwsze urządzenie tego typu zbudowano 6 lat później w Instytucie Energii Atomowej w Moskwie. Tokamak to tak naprawdę „toroidalna komora z cewką magnetyczną” (w języku rosyjskim słowa tworzące akronim tokamak właśnie to znaczą) – urządzenie służące do przeprowadzania kontrolowanej reakcji termojądrowej.

Główna komora tokomaku ma kształt torusa, wypełnionego zjonizowanym gazem (deuterem lub mieszanką deuteru i trytu). Dzięki elektromagnesom powstaje pierścień plazmy, a zmienne pole magnetyczne pochodzące z transformatora indukuje w nim prąd elektryczny. Dzięki temu w gazie powstają wyładowania, doprowadzając do jego dodatkowej jonizacji i ogrzewania. Finalnie powstaje gorąca plazma, utrzymywana w zwartym słupie wewnątrz pierścienia dzięki silnemu polu magnetycznemu.

Naukowcy z MIT zaprojektowali kompaktowy tokamak, który ma być ukończony i gotowy do użycia w ciągu najbliższej dekady. Co to oznacza dla ludzkości?

Tania energia

Cechą wyróżniającą tokamak MIT od pozostałych jest zastosowanie innowacyjnych taśm nadprzewodzących REBCO (rare-earth barium copper oxide – metale ziem rzadkich, baru, miedzi), dzięki którym jest możliwe uzyskanie 2 razy silniejszego pola magnetycznego, przekładającego się na 10-krotnie zwiększenie mocy reakcji. Co ciekawe, ARC (tak nazywa się tokamak MIT) zajmować ma znacznie mniej miejsca niż obecnie wykorzystywane tokamaki. To przekłada się na walory ekonomiczne projektu, bo taki tokamak będzie taniej zbudować i utrzymać w dobrym stanie.

Pierwszy kompaktowy tokamak ma służyć do zwiększenia intensywności badań nad fuzją termojądrową, choć niewykluczone, że zostałby także wykorzystany do stworzenia komercyjnej elektrowni. To właśnie REBCO robią różnicę, bo dzięki nim można budować taniej i szybciej.

Projekt fizyków z MIT jest wyżej oceniany niż budowany w centrum badawczym Cadarache w pobliżu Marsylii ITER, czyli Międzynarodowy Eksperymentalny Reaktor Termonuklearny. Program, który ma na celu stworzenie wielkiego tokamanka, wzorowanego na wcześniej skonstruowanych, pochłonie co najmniej 40 mld $. Natomiast tokamak z MIT, choć mniejszy, dysponować będzie tą samą mocą co ITER, a koszt jego budowy to „ułamek kosztów” konkurenta. Niestety, nie wiadomo dokładnie o jaki ułamek chodzi.

Warto podkreślić to raz jeszcze – zarówno ITER, jak i ARC, bazuje na tych samych mechanizmach działania, co opracowane ponad 60 lat temu tokamaki. W przypadku uczonych z Massachussetts różnica tkwi w REBCO. Warto podkreślić jeszcze jedną istotną cechę reaktora ARC. W przypadku uszkodzenia lub też wymiany rdzenia, nie jest konieczne rozbieranie całego urządzenia. A to z kolei otwiera drogę do eskalacji eksperymentów z nowymi materiałami i zwiastuje kolejny boom energii wytwarzanej podczas fuzji termojądrowej.

ARC będzie w stanie wyprodukować 3 razy więcej energii niż jest niezbędne do podtrzymania reakcji, choć już teraz spekuluje się o modyfikacjach, które pozwolą na wyprodukowanie 5-6 razy więcej energii niż potrzebuje do funkcjonowania maszyna. Do tej pory żaden tokomak tego nie dokonał. Wiele wskazuje na to, że wszystko, co najlepsze w energii termojądrowej, wciąż przed nami.