U ITER stigao magnet jači od Zemljinog magnetskog polja

Budući najveći svjetski i najnapredniji eksperimentalni tokamak nuklearni fuzijski reaktor koji se gradi u mjestu Cadarache na jugu Francuske, uskoro će dobiti najjači magnet na svijetu, čija snaga je za čak 280.000 puta jača od magnetskog polja Zemlje.

Magnet, odnosno solenoid koji će se naći u srcu ITER reaktora isporučen je u dijelovima a kada će ga kompletirati biti će veličine od 18 x 4,2 metra i težine oko 1.000 tona. Zbog magnetskog polja jačine 13 T (tesla), struktura u kojoj će se nalaziti morat će izdržati sile koje odgovaraju potisku raketa nosača space shuttlea.

Magnet će biti sastavljen od 6 modula od kojih će svaki sadržavati 43 kilometra zavojnica supraprovodne žice od niobij kositra. Kada se te zavojnice postave, bit će zapečaćene s 3.800 litara epoksida i isporučene gradilište ITER-a u Francuskoj iz tvornice General Atomics u Kaliforniji. Prvi modul stiže ovaj mjesec, a sljedeći slijedi u kolovozu.

Kada bude dovršen ITER će biti najveći fuzijski reaktor, a trenutni cilj je 2025. godina. Inženjeri koji rade na projektu žele ga učiniti prvim reaktorom koji će osigurati više dobivene energije od uložene, a plan je stvoriti 500 megavata korisne energije iz ulaza od 50 megavata.

Fuzijski reaktori repliciraju reakcije na Suncu, gdje ogromni gravitacijski tlak omogućuje parovima atoma vodika da se spoje i stvore atome helija, oslobađajući pritom energiju. U fuzijskom reaktoru gravitacijski tlak bio bi daleko niži nego u zvijezdi, pa će postizanje iste reakcije zahtijevati daleko veće temperature iznad 150 milijuna ° C. Obziorm da bi takve temperature otopile sve poznate materijale na Zemlji,  ITER će upotrijebiti moćne magnete kako bi zadržao reakciju u prstenu daleko od metalnih površina.

Voda pumpana kroz stijenke reaktora pretvorit će se u paru i pokretati turbine za proizvodnju električne energije, a središnji solenoid generirat će tok reakcije plazme oko prstena, dok će drugi magneti sadržavati plazmu unutar prstena i prilagoditi njezin oblik.

Za razliku od postojećih nuklearnih elektrana, koje koriste fisiju, fuzijski reaktori ne stvaraju radioaktivni otpad s dugim poluraspadom, a njihovog deuterijskog goriva ima u izobilju. Oni su također puno sigurniji jer će svaki poremećaj u reakciji zaustaviti rad reaktora umjesto da se proces otme kontroli.

Hrvatski znanstvenici na projektu fuzijske energije

Znanstvenici s Instituta Ruđer Bošković sudjelovali su u nadogradnji Megaampernog sfernog tokamaka MAST koji je službeno započeo s radom 29. listopada 2020. godine. Riječ je o testnom uređaju za fuzijsku elektranu DEMO te fuzijski reaktor ITER.

''Prilikom sastavljanje prijedloga programa razvoja MAST-a IRB je ušao u uski krug europskih partnera koji sudjeluju u razvoju MAST-a, uz rame kolegama iz Ujedinjenog kraljevstva, Nizozemske, Irske, Republike Češke i Mađarske'', objasnio je dr. Tonči Tadić, voditelj aktivnosti IRB-a u sklopu projekta EUROfusion i koordinator Hrvatske fuzijske istraživačke jedinice (CRU).

Znanstvenici su složni kako manji uređaji možda neće doseći visoke temperature poput većih tokamaka JET-a ili ITER-a, ali unatoč tome igraju važnu ulogu kao platforme za testiranje. Naime, upravo zato što su manji, ovi su uređaju sami po sebi fleksibilniji, jeftiniji i brže se mijenjaju te ih je moguće nadograditi na načine koji nisu jednostavno primjenjivi kad su u pitanju veći strojevi.

Daljnju kampanju poboljšanja koja je planirana u 2023. godini podržati će EUROfusion s programom vrijednim 1,43 milijuna eura. Planirana poboljšanja uključuju ekstra neutralno grijanje snopa, nadogradnje upravljanja radi ukroćenja uzavrele plazme i krioplast za hlađenje rezultirajućeg povećanog toplinskog opterećenja na divertoru.