Po dziesięciu latach projektowania i procesu produkcji największy magnes na świecie wykonany przez amerykańską firmę General Atomics, jest gotowy do wysyłki. Trafi do Francji, gdzie 35 krajów współpracuje przy budowie eksperymentalnego reaktora termojądrowego ITER.

Reaktor termojądrowy ma produkować olbrzymie ilości energii

Fuzja termojądrowa to proces, który zachodzi w gwiazdach.  Polega na tym, że jądra lekkich pierwiastków – takich jak wodór czy hel – łączą się, tworząc cięższe jądra. Uwalniane są przy tym olbrzymie ilości energii – dużo większe niż w procesie rozszczepiania jąder ciężkich. Ten ostatni proces w kontrolowany sposób zachodzi w reaktorach atomowych, a niekontrolowany – przy eksplozjach bomb atomowych.

Jednak w gwiazdach materia upakowana jest bardzo gęsto dzięki ogromnej grawitacji tych ciał niebieskich, więc fuzja zachodzi z łatwością. Żeby zmusić jądra atomowe do łączenia się w ziemskich warunkach, trzeba ekstremalnie wysokiego ciśnienia lub temperatury.

Gaz można łatwo ogrzać na przykład za pomocą promieniowania mikrofalowego. Ale rozgrzane do milionów stopni cząsteczki trzeba jakoś opanować, żeby nie stopiły ścian reaktora. I do tego posłużyć mają potężne magnesy.

Przez lata żartowano, że fuzja termojądrowa na ziemi jest odległa o dwie dekady – i tak już będzie zawsze. Jednak w ostatnim czasie badacze poczynili spore postępy. Eksperymentalne reaktory w Niemczech i Chinach osiągały już odpowiednie warunki i fuzja w nich zachodziła, choć tylko przez sekundy. ITER ma dowieść, że proces termojądrowej fuzji da się utrzymać ciągle.

Reaktor termojądrowy to próba stworzenia „Słońca na Ziemi”

Ten reaktor termojądrowy nadal nie będzie produkował energii. Ma je zużywać mniej więcej tyle, ile wyprodukuje. ITER ma jednak posłużyć jako dowód, że fuzję termojądrową da się w ziemskich warunkach utrzymać i kontrolować.

Jeśli to się uda, ludzkość po raz pierwszy stworzy „Słońce na Ziemi”. I – docelowo – zdobędzie praktycznie niewyczerpane źródło energii. Zużywanego w reaktorze termojądrowym wodoru, na przykład z morskiej wody, starczy na Ziemi na miliony lat. Fuzja to przy tym proces bezpieczny. Jeśli coś zacznie szwankować, reakcja termojądrowa po prostu ustanie.

Mimo pandemii, konstrukcja reaktora ITER jest już gotowa w 75 procentach. Od ponad roku do Francji docierają części z trzech kontynentów. Sercem reaktora będzie centralny tokamak – reaktor w kształcie opony (fachowo mówiąc – torusa), który mierzyć ma 18 na 4,25 metra. To w nim będzie krążyć ekstremalnie rozgrzany gaz złożony z jąder wodoru, czyli plazma.

W reaktorze termojądrowy, ITER znajdzie się największy magnes na świecie

Pole magnetyczne tokamaku ITER będzie tak potężne, że z łatwością uniosłoby samolot pasażerski na wysokość metra. Będzie miało siłę 13 Tesli, czyli będzie 280 tysięcy razy silniejsze niż ziemskie pole magnetyczne. Rzecz jasna wymaga to olbrzymiej wytrzymałości – magnes ma wytrzymać siły dwukrotnie większe niż ciąg przyspieszenia statku kosmicznego podczas startu.

Centralny magnes ITER ma wysokość 13 m i wagę ponad tysiąca ton. Choć olbrzymi i niezwykle silny, magnes ten nie będzie najsilniejszy na świecie. Laboratorium National High Magnetic Field Laboratory w Tallahassee na Florydzie wykorzystuje do badań magnes MagLab DC Field Facility o mocy 45 tesli, czyli ponadtrzykrotnie silniejszy.

Firma General Atomics ukończyła już budowę magnesu. W tym tygodniu trafi na specjalne ciężarówki, które zawiozą go do Houston. Stamtąd trafi statkiem do Marsylii. Potem czeka go jeszcze droga do Cardache, gdzie powstaje ITER. Rozpocznie pracę najwcześniej w 2025 roku.

Źródło: EurekAlert.