Brytyjska prototypowa elektrownia termojądrowa STEP wykorzysta tokamak kulisty

Rząd Wielkiej Brytanii wystosował prośbę dotyczącą zgłaszania miejsc, gdzie mogłaby powstać elektrownia termojądrowa STEP, która jest obecnie w fazie projektowania.

Elektrownia termojądrowa – tokamaki

Na całym świecie trwa wyścig o zbudowanie pierwszego reaktora termojądrowego, który może generować energię elektryczną. W reaktorze termojądrowym następuje reakcja fuzji jąder atomów paliwa, dzięki czemu generowana jest ogromna ilość energii cieplnej. Tę można zamienić w energię elektryczną i wykorzystać w zwykły sposób.

Fuzja jest odwrotnością rozszczepiania atomów uranu lub plutonu, która dokonywana jest w obecnie pracujących elektrowniach atomowych. Reaktor termojądrowy ma tę zaletę, że w czasie jego pracy niemal nie występują problemy z promieniowaniem szkodliwym dla człowieka.

Niestety, aby zaszła reakcja termojądrowa, wymagane jest stworzenie specyficznych warunków. Najważniejszym jest zapewnienie wysokiej temperatury wewnątrz komory reakcyjnej. Trzeba także dostarczyć energię elektromagnesom, które będą w stanie utrzymać plazmę o temperaturze milionów stopni Celsjusza.

We Francji powstaje tokamak ITER, który ma zostać ukończony do 2025 roku. Podobny czas wyznaczyła sobie amerykańska firma Commonwealth Fusion Systems.

Jednym z ważniejszych wydarzeń jest uruchomienie tokamaka HL-2M, który zbudowano w chińskim Południowo-Zachodnim Instytucie Fizyki w Chengdu.

Nastąpiło już także pierwsze uruchomienie chińskiego tokamaka, ale zanim nastąpi w nim fuzja termojądrowa, miną lata.

Do tej pory żaden tokamak nie wygenerował takiej ilości energii, która po przetworzeniu zrekompensowałaby energię dostarczoną do rozgrzania plazmy i magnesów utrzymujących plazmę. Jeśli dokonany zostanie przełom i uda się okiełznać proces fuzji termojądrowej, to otrzymamy doskonałe źródło czystej energii elektrycznej.

Tokamak STEP

Rząd Wielkiej Brytanii wystosował prośbę dotyczącą zgłaszania miejsc, gdzie mogłaby powstać elektrownia termojądrowa STEP. Brytyjczycy chcą testować możliwość uruchomienia fuzji termojądrowej na swoim terenie.

W brytyjskim projekcie tokamak miałby kształt wydrążonej kuli, a nie torusa (coś podobnego do amerykańskiego donuta).

Taki projekt pozwala lepiej kontrolować plazmę, dzięki czemu można uzyskać wyższe temperatury pracy, a całość urządzenia z oprzyrządowaniem zajmuje znacznie mniej miejsca. Pierwsze tokamaki tego typu budowano w Culham Centre for Fusion Energy (CCFE) oraz w Stanach Zjednoczonych w Princeton Plasma Physics Laboratory.

Wielka Brytania chce wykorzystać to doświadczenie przy budowie STEP. Docelowo tokamak ma dostarczyć do 50 MW energii elektrycznej. W porównaniu do kosztów, które pochłania ITER, czyli około 25 mld dolarów, kilka miliardów za tokamak STEP, to niska cena za czystą energię.

Aby STEP mógł powstać, wymagane są konkretne parametry terenu. Potrzeba około 100 hektarów ziemi, która zostanie zweryfikowana pod kątem geologicznej przydatności. Musi być też zapewniony bieżący dostęp do chłodzącej całość wody.

Projekt ma zostać opracowany w ciągu pięciu najbliższych lat. Miejsce na budowę powinno zostać zatwierdzone do 2022 roku, a budowa rozpocząć się rok później. Tokamak ma ruszyć, według planów, do 2040 roku.

„Każde nowe urządzenie jest potrzebne, ponieważ zapewnia nowe doświadczenia. Mam jednak wrażenie, że będzie to bardziej obiekt do testowania komponentów niż system dostarczający energii do sieci.” – powiedział Tony Donné, dyrektor EUROfusion, programu Unii Europejskiej dotyczącym syntezy jądrowej.

Źródło: STEP, SciNews