Naukowcy przetestowali rozwiązania dla przyszłych elektrowni termojądrowych

Fizycy z Europy, w tym z Polski, zakończyli serię eksperymentów z użyciem deuteru i trytu w urządzeniu fuzyjnym Joint European Torus (JET) w Wielkiej Brytanii. W ramach tych prac zbadali procesy syntezy jądrowej i techniki kontroli w warunkach podobnych do tych, jakie będą panowały w przyszłych elektrowniach termojądrowych.

Tokamak JET (Joint European Torus) to eksperymentalny reaktor termojądrowy w kształcie torusa, zlokalizowany w Culham Centre for Fusion Energy w Oxfordshire w Wielkiej Brytanii. Obiekt wykorzystuje pola magnetyczne do utrzymywania gorącego, zjonizowanego gazu (plazmy) z dala od wewnętrznych ścian zbiornika, umożliwiając bezpieczną pracę w temperaturze 150 milionów stopni Celsjusza – dziesięciokrotnie wyższej niż temperatura w jądrze Słońca.

Kampanię eksperymentalną w tokamaku JET przeprowadziło ponad 300 naukowców z europejskich ośrodków badawczych należących do konsorcjum EUROfusion oraz pracowników inżynieryjnych i naukowo-technicznych z United Kingdom Atomic Energy Authority (UKAEA). W kampanii brała udział m.in. grupa polskich naukowców z Instytutu Fizyki Plazmy i Laserowej Mikrosyntezy (IFPiLM) w Warszawie.

Obecnie JET jest jedynym urządzeniem, w którym można przeprowadzać dużą liczbę reakcji termojądrowych. Wykorzystywana tam obecnie wysokowydajna mieszanka paliwowa deuter-tryt (D-T) w przyszłości będzie stosowana w elektrowniach termojądrowych. Celem zakończonej kampanii eksperymentalnej było rozwijanie technologii i metodologii niezbędnych dla przyszłych elektrowni termojądrowych.

„Eksperymenty w JET zoptymalizowały reakcje fuzji deuteru i trytu oraz przyczyniły się do opracowania technik zarządzania zatrzymywaniem paliwa, odprowadzaniem ciepła i ewolucją materiałów. Dzięki temu uzyskano informacje, które są kluczowe dla projektowania i działania przyszłych reaktorów, takich jak międzynarodowy eksperymentalny reaktor badawczy zlokalizowany na południu Francji – ITER, demonstracyjna elektrownia termojądrowa DEMO, a także dla wszystkich innych badań prowadzonych na całym świecie na rzecz rozwoju elektrowni termojądrowych” – relacjonują naukowcy.

Jak podkreślono, kampania oznacza postępy w pracy z paliwem trytowym. „Naukowcy z JET poczynili znaczące postępy, stosując tryt jako składnik paliwa poprzez wprowadzenie nowatorskich technologii monitorowania i czyszczenia, w tym laserowych metod diagnostycznych takich jak LID-QMS (desorpcja indukowana laserem – kwadrupolowa spektrometria mas). Innowacje te mają kluczowe znaczenie dla przyszłego funkcjonowania tokamaka ITER, gdyż zapewniają dokładny monitoring zużycia trytu i zwiększają bezpieczeństwo funkcjonowania urządzenia” – informuje konsorcjum EUROfusion. – „Głównym sukcesem kampanii DTE3 była zdolność do odtworzenia eksperymentów związanych z wysoką energią termojądrową z drugiej kampanii eksperymentalnej dotyczącej deuteru i trytu (DTE2) z 2021 roku. Osiągnięcie to wskazuje na niezawodność i gotowość metod operacyjnych JET, które są niezbędne dla przyszłego sukcesu projektu ITER”.

Uczestniczący w pracach z JET polski Instytut Fizyki Plazmy i Laserowej Mikrosyntezy reprezentuje polskie środowisko naukowo-badawcze w projekcie konsorcjum EUROfusion i koordynuje badania fuzyjne w Polsce. W tym celu powołane zostało Centrum naukowo-przemysłowe Nowe Technologie Energetyczne (CeNTE), skupiające potencjał badawczy ponad 20 krajowych podmiotów, do których należą: instytuty badawcze, uczelnie, instytuty PAN oraz firmy przemysłowe.

Źródło: PAP – Nauka w Polsce