Изградња првог фузионог реактора у свету подржана 2005. године.
ITER организација, али и сам назив овог реактора је дизајниран заједно са 35 земаља које су подржале овај пројекат и тиме покренуле један од најамбициознијих енергетских експеримената до сада у свету.
На југу Француске гради се највећи светски фузиони реактор (токамак), уређај за нуклеарну фузију који је дизајниран да докаже изводљивост фузије као великог извора енергије без угљеника, заснованог по истом принципу који „напаја“ наше Сунце и звезде. Зашто изводљивост? Зато што је до сада примена енергије фузије била само теоретски могућа.
Овај пројекат који ће се спровести на ITER-у пресудан је за унапређење фузијске науке и припрему пута за фузионе електране у будућности.
Шта је фузија, а шта плазма?
Фузија је извор енергије Сунца и осталих звезда. У огромној топлоти и гравитацији у језгру ових звезданих тела, језгра водоника се сударају, стапају се у теже атоме хелијума и ослобађају огромне количине енергије у процесу. Наука о фузији двадесетог века идентификовала је најефикаснију фузијску реакцију у лабораторијским условима као реакцију између два изотопа водоника, деутеријума и трицијума. Реакција фузије деутеријума и трицијума производи велику енергију на „најнижим“ температурама.
При екстремним температурама, електрони се одвајају од језгара и гас постаје плазма, што се често назива и четвртим стањем материје. Фузијске плазме пружају средину у којој се лаки елементи могу стопити и дати енергију.
До сада, рад постојећих нуклеарних електрана заснивају се на процесима фисије, а електрана која би уз помоћ процеса фузије производила електричну енергију је виђена само у теорији, али захваљујући овом пројекту, надамо се да ће свет добити један неисцрпан и дуготрајан извор енергије који ће напокон моћи да се искористи.
Шта је токамак?
Токамак је експериментална машина дизајнирана да искористи енергију фузије. Унутар токамака, енергија произведена фузијом атома апсорбује се као топлота у зидовима посуде. Баш као и конвенционална електрана, фузијска електрана ће ову топлоту користити за производњу паре, а затим електричне енергије путем турбина и генератора. У токамаку, моћна магнетна поља се користе за ограничавање и контролу плазме.
Срж токамака је његова вакуумска комора у облику крофне. Изнутра, под утицајем екстремне топлоте и притиска, гасовито водонично гориво постаје плазма – управо она средина у којој се атоми водоника могу стопити и дати енергију. Наелектрисане честице плазме могу се обликовати и контролисати помоћу масивних магнетних калемова постављених око посуде. Израз „токамак“ долази од руске скраћенице која означава „тороидалну комору са магнетним калемима“. Количина фузионе енергије коју токамак може да произведе је директан резултат броја фузијских реакција које се одвијају у његовом језгру. Зна се да што је већа посуда, већа је запремина плазме и самим тим већи потенцијал за фузијску енергију.
ITER ће бити први уређај који одржава фузију кроз дуже време и биће први фузиони уређај који ће тестирати интегрисане технологије, материјале и физичке режиме неопходне за комерцијалну производњу електричне енергије засноване на фузији.
Како функционише?
За постизање фузије у лабораторији морају се испунити три услова:
- веома висока температура (реда величине од 150.000.000 °C),
- довољна густина честица плазме (да би се повећала вероватноћа да ће доћи до судара) и
- довољно времена задржавања (да задржи плазму која има тенденцију да се шири унутар дефинисане запремине).
У ITER-у ће се ова топлота „хватати“ расхладном водом која циркулише у зидовима реактора и на крају ће се распршити кроз расхладне торњеве. Ова фузијска електрана топлоту ће користити за производњу паре и електричне енергије путем турбина и генератора.
У погледу обима, енергетски потенцијал реакције фузије је супериорнији од свих осталих извора енергије које познајемо на Земљи. Спајањем атома на контролисан начин ослобађа се готово четири милиона пута више енергије од хемијске реакције као што је сагоревање угља, нафте или гаса и четири пута више од нуклеарне фисије.
Колико је сигурно?
ITER је постигао важну прекретницу у историји фузије када је 2012. године ITER организација добила дозволу за нуклеарног оператора у Француској на основу ригорозног и непристрасног испитивања својих докумената и процена о безбедности. Један од примарних циљева рада ITER-а је демонстрирање контроле плазме и реакција фузије са занемарљивим последицама на животну средину.
