Cel mai mare reactor de fuziune din lume oferă speranță pentru energie curată

Cel mai mare reactor de fuziune din lume oferă speranță pentru energie curată

Un nou reactor tokamak puternic, construit din oțel, urmărește să atingă în sfârșit Sfântul Graal al generării de energie electrică prin fuziune.

Adânc în regiunea franceză Provence, aleasă pentru condițiile sale geologice, hidrologice și seismice favorabile, precum și pentru accesul la apă și electricitate, se află o instalație întinsă de 180-hectare care găzduiește Reactorul Experimental Termonuclear Internațional (ITER).

Centralele electrice tradiționale transformă căldura din arderea combustibililor fosili sau fisiunea nucleară în abur care este apoi folosit pentru a roti turbinele care transformă energia mecanică în electricitate. Ambele metode, deși surse fiabile de energie, au impact asupra mediului prin emisii sau deșeuri radioactive.

Dar dacă ar exista o modalitate de a produce această căldură fără produse secundare dăunătoare? Acesta este visul puterii de fuziune, un experiment în desfășurare pentru a produce cantități mari de energie prin fuziunea atomică.

Identică cu procesele care alimentează soarele nostru, fuziunea are loc atunci când doi atomi de hidrogen se ciocnesc și fuzionează într-un singur atom de heliu. Acest lucru generează cantități uriașe de energie fără a produce produse de fisiune radioactivă.

Crearea acestui proces prezintă o provocare inginerească serioasă, deoarece reacțiile trebuie controlate cu precizie într-un spațiu în care sunt generate cantități masive de energie.

Puterea unei stele într-o cușcă din oțel

La instalația ITER, construcția celui mai mare reactor tokamak din lume este în curs. În centrul acestei mașini experimentale, care se bazează pe un model sovietic dezvoltat în anii 60, se află o cameră cu vid în formă de torus.

Cu o greutate de 5.200 de tone și un volum de 1.400 m³, camera de vid este de departe cea mai mare de acest gen, ceea ce facilitează controlul reacțiilor necesare pentru a genera putere de fuziune viabilă de către fizicienii care o operează.

Experimentele ITER vor avea loc în interiorul acestui vas de vid construit din oțel, care conține reacțiile de fuziune și este închis ermetic, acționând ca barieră principală de siguranță. Aici combustibilul cu hidrogen este supus unei călduri și presiuni imense, transformându-l în gazul fierbinte, încărcat electric, cunoscut sub numele de plasmă.

Acest mediu de vid oferă ecranare împotriva radiațiilor și susține stabilitatea plasmei, în timp ce sistemele de apă de răcire care circulă între pereții săi dubli de oțel elimină în siguranță căldura generată în timp ce reactorul este activ. Acest lucru este extrem de important deoarece pentru fuziune sunt necesare temperaturi între 150 și 300 de milioane de grade.

Puterea câmpurilor magnetice

Forma de gogoașă a interiorului permite particulelor de plasmă din interior să circule continuu fără a atinge pereții. Această plasmă superfierbintă este conținută și controlată în reactorul tokamak de câmpuri magnetice produse de 10,000 tone de magneți supraconductori.

Capabil să producă câmpuri mai puternice decât magneții convenționali atunci când sunt ținuți la temperaturi de -269 grade , ITER utilizează „supraconductori de înaltă performanță, răciți intern”, în care firele supraconductoare sunt grupate împreună și conținute într-o manta de oțel structurală.

Acest mijloc de generare a câmpurilor magnetice este, de asemenea, mai ieftin și mai puțin consumator de energie decât alternativele, ceea ce îl face singura opțiune viabilă pentru sistemele de magneti masive necesare pentru a susține puterea de fuziune.

Vasul de vid și sistemul său de magnet supraconductor sunt toate conținute în criostatul ITER, care oferă un spațiu de vid cu temperatură ultra joasă. Cu 16,000 m³, este cea mai mare cameră de presiune cu vid înalt din oțel inoxidabil construită vreodată.

Diferențele extreme de temperatură conținute în reactor fac din oțel inoxidabil o alegere ideală. Capabil să mențină performanța la temperaturi ridicate și scăzute, ductilitatea și duritatea ridicată a oțelului îl fac o parte de neînlocuit a ITER.

Având în vedere că tokamak-ul va fi pus în funcțiune până în 2025, fizicienii de fuziune speră că acesta va schimba jocul pentru generarea de energie. În timp ce perspectiva unei energie curată aproape nelimitată rămâne dincolo de orizont, este clar că, dacă dorim să realizăm fuziunea comercială, puterea durabilă a oțelului va fi cea care ne va permite să o valorificăm.