1. Energia termojądrowa generowana w sposób niezawodny dzięki wyjątkowym możliwościom urządzenia Joint European Torus (JET) w Oksfordzie.
2. Najważniejsze osiągnięcia naukowe odzwierciedlają niezrównane zaangażowanie i skuteczność międzynarodowego zespołu naukowców i inżynierów z ośrodka JET.
3. Tokamak JET odegrał kluczową rolę w przyspieszeniu rozwoju energii termojądrowej.

Zaangażowanie polskich naukowców

Ponad 300 naukowców i inżynierów z EUROfusion – konsorcjum badawczego, które zrzesza badaczy z całej Europy, w tym naukowców z Instytutu Fizyki Plazmy i Laserowej Mikrosyntezy (IFPiLM) – wzięło udział w tych przełomowych eksperymentach w siedzibie brytyjskiego Urzędu Energii Atomowej (UK Atomic Energy Authority, UKAEA) w Oksfordzie, demonstrując niezrównane zaangażowanie i skuteczność międzynarodowego zespołu JET.

Dr hab. Agata Chomiczewska, prof. IFPiLM, krajowy koordynator badań na tokamaku JET, powiedziała: 

„Nasza determinacja i międzynarodowa współpraca przyniosły wyjątkowe rezultaty, które stanowią kamień milowy w badaniach nad energią termojądrową. Ten sukces nie tylko potwierdza możliwość kontrolowania plazmy w tokamakach, ale również stanowi kluczowy krok w kierunku realizacji celu, jakim jest produkcja energii na skalę komercyjną z wykorzystaniem reakcji jądrowej. Przed nami jeszcze wiele wyzwań i kolejnych lat badań, ale jestem przekonana, że nasza ciężka praca przyniesie jeszcze więcej innowacyjnych rozwiązań, które będą kształtować światową energetykę”.


Wyjątkowe znaczenie JET

Wyniki potwierdzają kluczową rolę JET w rozwoju bezpiecznej, niskoemisyjnej i zrównoważonej energii termojądrowej.

Brytyjski Minister ds. energii jądrowej i sieci Andrew Bowie powiedział: 

„Ostatni eksperyment termojądrowy w JET to łabędzi śpiew, biorąc pod uwagę wszystkie przełomowe prace prowadzone w ramach projektu od 1983 r. Jesteśmy bliżej energii termojądrowej niż kiedykolwiek wcześniej dzięki międzynarodowemu zespołowi naukowców i inżynierów pracujących w Oxfordshire”.

Profesor Sir Ian Chapman, dyrektor generalny UKAEA, powiedział: 

„Warunki panujące w JET w największym stopniu przypominały te z obecnie działających obiektów, a jego dziedzictwo będzie wszechobecne we wszystkich przyszłych elektrowniach. Odgrywa on kluczową rolę w przybliżaniu nas do bezpiecznej i zrównoważonej przyszłości”.

Dr Pietro Barabaschi, dyrektor generalny ITER, powiedział: 

„Przez cały okres swojej działalności JET był niezwykle pomocny jako prekursor tokamaka ITER: w testowaniu nowych materiałów, w opracowywaniu innowacyjnych komponentów i przede wszystkim w generowaniu danych naukowych otrzymywanych z fuzji deuteru i trytu. Uzyskane wyniki będą miały bezpośredni wpływ na projekt ITER, potwierdzając dalsze działania i umożliwiając nam szybszy postęp w kierunku uzyskania lepszej wydajności. Prywatnie był to dla mnie ogromny zaszczyt pracować przez kilka lat w JET. Miałem okazję uczyć się od wielu wyjątkowych osób”.

40 lat innowacyjnych badań nad fuzją jądrową

JET od ponad czterdziestu lat odgrywa kluczową rolę w rozwoju energii termojądrowej, symbolizując międzynarodową współpracę naukową, doskonałość inżynieryjną i zaangażowanie w wykorzystanie potencjału energii termojądrowej – tych samych reakcji, które napędzają Słońce i gwiazdy.

W JET zademonstrowano utrzymanie syntezy jądrowej przez pięć sekund, osiągając duże moce i w 2021 r. ustanowiono rekord świata. Pierwsze eksperymenty w JET z deuterem i trytem miały miejsce w 1997 r.

W grudniu 2023 r. JET zakończył działalność jako urządzenie wytwarzające plazmę, przechodząc do kolejnej fazy cyklu funkcjonowania obejmującego zmianę swojego przeznaczenia i likwidację. Pod koniec lutego 2024 r. zaplanowano uroczystość, która uhonoruje jego założycielską wizję i ducha współpracy, zapewniającego sukces.

Osiągnięcia na tokamaku JET, począwszy od najważniejszych kamieni milowych w nauce po ustanawianie rekordów energetycznych, podkreślają trwałe dziedzictwo obiektu w ewolucji technologii termojądrowej.

Wkład badań przeprowadzonych na tokamaku JET w naukę i inżynierię fuzji jądrowej odegrał kluczową rolę w przyspieszeniu rozwoju energii termojądrowej, która obiecuje być w przyszłości bezpiecznym, niskoemisyjnym i zrównoważonym źródłem energii.

Warto wiedzieć

Synteza jądrowa, proces zasilający gwiazdy takie jak nasze Słońce, gwarantuje na dłuższą metę czyste, podstawowe źródło ciepła i energii elektrycznej przy użyciu niewielkich ilości paliwa, które można pozyskać na całym świecie z niedrogich materiałów.

Kiedy mieszanina dwóch izotopów wodoru (deuteru i trytu) jest podgrzewana, aby utworzyć kontrolowaną plazmę w ekstremalnych temperaturach (10 razy wyższych niż w jądrze Słońca), jądra deuteru i trytu łączą się ze sobą, tworząc hel i uwalniając energię, która będzie wykorzystywana do produkcji energii elektrycznej. 

Deuter i tryt to dwa cięższe izotopy wodoru i razem oferują najwyższą reaktywność ze wszystkich paliw termojądrowych. W temperaturze 150 milionów stopni Celsjusza deuter i tryt łączą się, tworząc hel i uwalniając ogromną ilość energii. Fuzja jest z natury bezpieczna, ponieważ nie może rozpocząć niekontrolowanego procesu i nie wytwarza długotrwałych odpadów.

Reakcję termojądrową można uzyskać na kilka sposobów. Podejście wykorzystywane w omawianych eksperymentach polega na utrzymywaniu gorącej plazmy za pomocą silnego pola magnetycznego w urządzeniu w kształcie pierścienia zwanego tokamakiem, a następnie wykorzystaniu wytworzonego ciepła do produkcji energii elektrycznej w sposób podobny do działania obecnie istniejących elektrowni.



Paliwo do reakcji termojądrowych

Deuter występuje w dużych ilościach i można go pozyskiwać z wody. Tryt jest radioaktywną odmianą wodoru, którego czas połowicznego rozpadu wynosi około 12 lat. Tryt można otrzymać z litu.



Ostatnia kampania eksperymentalna z deuterem i trytem (DTE3)

Trzecia seria eksperymentów z wykorzystaniem deuteru i trytu trwała siedem tygodni, od 31 sierpnia do 14 października 2023 r. Badania były skoncentrowane na trzech obszarach: nauce o plazmie, materiałoznawstwie i neutronice.

Rekord energii termojądrowej osiągnięty w JET jest wynikiem zaawansowanych możliwości obsługi plazmy deuterowo-trytowej. Eksperymenty przygotowano w taki sposób, aby po raz pierwszy zademonstrować możliwość zminimalizowania obciążeń cieplnych na ścianach urządzenia w środowisku deuteru i trytu, co ma kluczowe znaczenie dla projektu ITER.

Więcej informacji na temat eksperymentów można znaleźć na stronie:

https://www.ifpilm.pl/17-news/krajowe/2121-tokamak-jet-z-sukcesem-testuje-nowe-rozwiazania-dla-przyszlych-elektrowni-termojadrowych 

Droga do ogłoszonego rekordu fuzji jądrowej

Tokamak JET był największym i najbardziej udanym eksperymentalnym urządzeniem termojądrowym na świecie oraz centralnym ośrodkiem badawczym Europejskiego Programu Syntezy Jądrowej współfinansowanym przez Komisję Europejską. JET ma swoją siedzibę na terenie kampusu United Kingdom Atomic Energy Authority (UKAEA) w Culham w Wielkiej Brytanii i był wspólnie wykorzystywany pod kierownictwem konsorcjum EUROfusion przez ponad 31 europejskich laboratoriów – ekspertów, studentów i pracowników z całej Europy, w tym z Polski. 

Od swojego powstania w 1983 r. jako wspólny projekt europejski, JET znajduje się w czołówce przełomowych osiągnięć, przewodząc pogoni za bezpiecznymi, niskoemisyjnymi i zrównoważonymi rozwiązaniami w zakresie energii termojądrowej, aby sprostać przyszłemu światowemu zapotrzebowaniu na energię.

JET dostarczył kluczowych informacji na temat złożonej mechaniki syntezy jądrowej, umożliwiając naukowcom zaplanowanie międzynarodowego eksperymentu termojądrowego ITER oraz DEMO, demonstracyjnej elektrowni termojądrowej projektowanej obecnie przez europejską społeczność termojądrową.

Tokamak został zbudowany przez państwa europejskie i był używany przez cały okres eksploatacji wspólnie przez europejskich naukowców. W październiku 2021 r. stał się własnością UKAEA. W czerwcu 2023 r. obchodził 40. rocznicę swojego istnienia.

Pod koniec 2023 r. JET zakończył działalność jako urządzenie wytwarzające plazmę.

EUROfusion

EUROfusion, Europejskie Konsorcjum na rzecz Rozwoju Energii Termojądrowej, prowadzi badania nad syntezą jądrową w imieniu Wspólnoty EURATOM. W jego skład wchodzi 195 jednostek badawczych z 29 krajów europejskich. Misją EUROfusion jest doprowadzenie do powstania elektrowni termojądrowych, które będą bezpiecznym, zrównoważonym i ekonomicznie opłacalnym źródłem energii zgodnie z europejską mapą drogową na rzecz syntezy jądrowej:

European Research Roadmap to the Realisation of Fusion Energy.

Więcej informacji: https://euro-fusion.org/, oraz na LinkedIn

EURATOM

Program badawczo-szkoleniowy Europejskiej Wspólnoty Energii Atomowej (2021–2025) to program finansowania uzupełniający unijny program „Horyzont Europa”. Jest on poświęcony badaniom i innowacjom w zakresie energii jądrowej, dotyczy to zarówno reakcji rozszczepiania, jak i reakcji termojądrowej. Program EURATOM obejmuje działania bezpośrednie podejmowane przez Wspólne Centrum Badawcze (Joint Research Centre) Komisji Europejskiej, a także działania pośrednie prowadzone przez konsorcja z udziałem wielu partnerów.

Jednym z przykładów jest EUROfusion odpowiedzialne za realizację ogólnoeuropejskich badań nad syntezą jądrową. 

Program badawczo-szkoleniowy EURATOM, dysponujący budżetem w wysokości 1,38 mld euro na okres od 1 stycznia 2021 r. do 31 grudnia 2025 r., koncentruje się na poprawie bezpieczeństwa jądrowego, ochronie przed promieniowaniem, a także na badaniach nad energią termojądrową. Na działania pośrednie w zakresie badań i rozwoju syntezy jądrowej przeznaczono 583 mln euro.

Więcej informacji: Euratom Research and Training Programme

Instytut Fizyki Plazmy i Laserowej Mikrosyntezy, 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 r. udział innych polskich placówek badawczych w tym naukowym przedsięwzięciu. W 2014 r. 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 zostało utworzone 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), do którego należy obecnie ponad 20 podmiotów, m.in. instytuty badawcze, uczelnie, instytuty PAN oraz firmy przemysłowe.

Więcej informacji: www.ifpilm.pl, https://cente.ifpilm.pl/    

Media społecznościowe: www.facebook.com/IFPiLM, https://twitter.com/IFPiLM