Ogłoszone − przełomowe w skali ćwierćwiecza − wyniki świadczą o dużym o potencjale reakcji syntezy jądrowej w dostarczaniu bezpiecznej i zrównoważonej energii niskoemisyjnej.



Fuzja ─ proces, który zasila gwiazdy, takie jak nasze Słońce, obiecuje na dłuższą metę niemal nieograniczone źródło czystej energii elektrycznej z wykorzystaniem niewielkiej ilości paliwa, które można pozyskiwać na całym świecie z niedrogich materiałów.

Proces fuzji łączy w wysokich temperaturach atomy lekkich pierwiastków, takich jak wodór, z których powstaje hel i uwalnia się ogromna energia w postaci ciepła. Fuzja jest z natury bezpieczna, ponieważ nie może rozpocząć procesu, którego nie da się kontrolować.

Badania nad syntezą jądrową mają na celu powtórzenie procesu, który napędza Słońce, i stworzenie nowego źródła niskoemisyjnej energii na Ziemi na wielką skalę.

Kiedy lekkie atomy łączą się, tworząc cięższe, uwalniana jest duża ilość energii. W tym celu kilka gramów paliw wodorowych zostaje podgrzanych do ekstremalnych temperatur, 10 razy wyższych niż wewnątrz Słońca. Tak powstaje plazma, w której zachodzą reakcje syntezy jądrowej.

Komercyjna elektrownia termojądrowa wykorzystywałaby energię powstałą w reakcjach termojądrowych do wytwarzania energii elektrycznej.

Fuzja ma ogromny potencjał jako niskoemisyjne źródło energii.

Jest przyjazna dla środowiska i bezpieczna, wykorzystując paliwo, które jest zrównoważone i występuje w dużych ilościach. Fuzja uwalnia prawie cztery miliony razy więcej energii niż spalanie węgla, ropy czy gazu.

Naukowcy z konsorcjum EUROfusion – 4800 ekspertów, studentów i pracowników z całej Europy współfinansowanych przez Komisję Europejską, w tym także polscy naukowcy z Instytutu Fizyki Plazmy i Laserowej Mikrosyntezy w Warszawie – wykorzystując potencjał tokamaka JET (Joint European Torus), uzyskali rekordowe 59 megadżuli trwałej energii z syntezy jądrowej.

Osiągnięcie to, przy wykorzystaniu JET – największego eksperymentalnego tokamaka na świecie, mieszczącego się w Culham koło Oksfordu (UKAEA) – ponad dwukrotnie przewyższa poprzedni rekord energii z syntezy jądrowej z 1997 roku wynoszący 21,7 megadżuli. Uzyskano je w trakcie kampanii eksperymentalnej konsorcjum EUROfusion, mającej na celu weryfikację 20 lat postępów w dziedzinie badań syntezy jądrowej oraz optymalne przygotowanie do rozpoczęcia międzynarodowego projektu ITER.

JET ─ urządzenie, w którym osiągalna temperatura jest 10 razy wyższa niż wewnątrz Słońca, stanowi niezbędny poligon doświadczalny dla ITER-a, jednego z największych wspólnych projektów naukowych w historii.

W tokamaku JET można osiągnąć warunki podobne do tych panujących w urządzeniu ITER i przyszłych elektrowniach termojądrowych. Jest to jedyny działający tokamak na świecie, który może wykorzystywać tę samą mieszankę paliwową deuteru i trytu (D-T), jaka została zaplanowana dla tych urządzeń.

JET powstał i działa w Culham w Wielkiej Brytanii jako Wspólne Przedsięwzięcie Wspólnoty Europejskiej od 1977 roku.

Od 2000 roku obiekt obsługiwany jest przez UKAEA. 80% kosztów eksploatacji JET od 1977 do końca 2021 roku pokrywał program badawczo-szkoleniowy EURATOM (Euratom Research and Training Programme).

Powyższy rekord energetyczny i uzyskane dane naukowe z najważniejszych eksperymentów w JET są ważnym impulsem dla ITER-a, większej i bardziej zaawansowanej wersji tokamaka JET.

ITER to reaktor eksperymentalny zlokalizowany na południu Francji, będący elementem projektu badawczego poświęconego badaniom nad syntezą jądrową. Powstał we współpracy pomiędzy Chinami, Unią Europejską, Indiami, Japonią, Koreą Południową, Rosją i Stanami Zjednoczonymi.

Ma na celu zademonstrowanie naukowych i technologicznych możliwości energii termojądrowej.

Rekordowe reakcje syntezy jądrowej na tokamaku JET uwolniły łącznie 59 megadżuli energii w postaci ciepła podczas pięciosekundowego wyładowania plazmy. W przeliczeniu na energię, na sekundę lub moc JET utrzymał moc wyjściową nieco ponad 11 megawatów ciepła uśrednioną w ciągu pięciu sekund.

Poprzedni rekord energetyczny z 1997 roku wynosił 22 megadżule energii całkowitej, przy 4,4 megawata mocy uśrednionej w ciągu pięciu sekund. Nauka tworzenia i kontrolowania plazmy wysokoenergetycznej jest niezbędna do realizacji fuzji jako źródła energii.

W dobie narastającej presji na przeciwdziałanie skutkom zmian klimatycznych i redukcję wytwarzania CO₂, sukces ten jest ważnym krokiem do uzyskania oręża w walce z globalnym kryzysem energetycznym.

Synteza jądrowa jest bowiem bezpiecznym, wydajnym i niskoemisyjnym źródłem energii.


Komentarze i opinie 

Tony Donné, Manager programu EUROfusion (CEO)

Monika Kubkowska, członek Rady Zarządzającej konsorcjum EUROfusion, Zastępca Dyrektora ds. naukowych, IFPiLM

Agata Chomiczewska, krajowy koordynator badań na tokamaku JET, IFPiLM

Instytut Fizyki Plazmy i Laserowej Mikrosyntezy (IFPiLM) jako pierwszy zgłosił i rozpoczął realizację projektów fuzyjnych w Polsce, co związane było z przystąpieniem kraju do Programu Ramowego Wspólnoty EURATOM, poprzez podpisanie Kontraktu Asocjacyjnego, którego stronami były Wspólnota EURATOM, reprezentowana przez Komisję Europejską, i IFPiLM, który koordynował w latach 2005-2013 udział innych polskich placówek badawczych w tym naukowym przedsięwzięciu.

W 2014 roku Komisja Europejska dokonała zasadniczej reorganizacji programu fuzji jądrowej Wspólnoty EURATOM polegającej na odejściu od programu opartego na kontraktach asocjacyjnych.

W zamian Komisja Europejska postanowiła powierzyć realizację całości programu fuzyjnego w Europie konsorcjum EUROfusion, które utworzone zostało w lipcu 2014 r. przez laboratoria fuzyjne krajów członkowskich.

W ramach nowej struktury organizacyjnej, w 2014 r. IFPiLM został upoważniony przez Ministra Nauki i Szkolnictwa Wyższego do reprezentowania polskiego środowiska naukowo-badawczego w tym projekcie i koordynowania całości badań fuzyjnych w Polsce.

W tym celu powołane zostało Centrum naukowo-przemysłowe Nowe Technologie Energetyczne (CeNTE), skupiające potencjał badawczy z wielu instytucji naukowo-badawczych w kraju (+ Wrocławski Park Technologiczny).

W 2021 r. było to 7 instytutów badawczych, 10 uczelni (uniwersytetów i politechnik) oraz 3 firmy i Wrocławski Park Technologiczny.



Warto zobaczyć, warto posłuchać

Przyszłość energetyki okiem ekspertów z Polskich Sieci Elektroenergetycznych - komentarze z ubiegłorocznej konferencji „Bezpieczeństwo energetyczne – filary i perspektywa rozwoju”. Tak przy okazji proszę Państwa, ogłoszono już termin tegorocznej konferencji, odbędzie się ona w Rzeszowie w dniach 12 i 13 września 2022.