Przełomowa fuzja jądrowa. Uzyskano rekordowo dużo energii
Zespół europejskich, w tym polskich, fizyków poinformował o ustanowieniu rekordu energetycznego z syntezy termojądrowej. Specjaliści pracujący przy tokamaku Joint European Torus (JET) w Wielkiej Brytanii uzyskali 59 megadżuli trwałej energii z fuzji jądrowej. Wyniki są zgodne z oczekiwaniami, potwierdzają słuszność decyzji o budowie reaktora ITER i dowodzą, że fuzja może być wydajnym, bezpiecznym i niskoemisyjnym źródłem energii.
Osiągnięcie to jest wynikiem wieloletnich przygotowań zespołu naukowców EUROfusion z całej Europy. Sam rekord, a co ważniejsze, to czego nauczyliśmy się o fuzji w tych warunkach i jak to całkowicie potwierdza nasze przewidywania, pokazuje, że obraliśmy właściwą drogę, by ziścił się świat funkcjonujący w oparciu o energię z syntezy jądrowej. Jeśli jesteśmy w stanie kontrolować fuzję przez pięć sekund, możemy to robić przez pięć minut, a następnie przez pięć dni, w miarę zwiększania skali funkcjonowania urządzeń w przyszłości, powiedział Tony Donné, menedżer programu EUROfusion, w którego pracach udział bierze 4800 ekspertów i studentów z całego świata. A Bernard Bigot, dyrektor ITER, dodał, że stabilne wyładowanie deuteru z trytem na tym poziomie energetycznym, prawie na skalę przemysłową, potwierdza sens działania wszystkich zaangażowanych w fuzję na świecie. W przypadku projektu ITER wyniki JET pozwalają nam zakładać, że jesteśmy na dobrej drodze do zademonstrowania mocy syntezy jądrowej.
JET znajduje się w Culham w Wielkiej Brytanii. Został uruchomiony w 1977 roku jako przedsięwzięcie Wspólnoty Europejskiej. Prowadzone w nim badania są niezbędne do rozwoju ITER i innych elektrowni termojądrowych. JET to jedyny tokamak na świecie, w którym można zastosować taką samą mieszankę deutery i trytu (D-T), jaka będzie stosowana w ITER i elektrowniach przyszłości. Temperatura osiągana w JET jest 10-krotnie wyższa niż wewnątrz Słońca. Teraz udało się tam uzyskać również olbrzymią ilość energii. Podczas 5-sekundowego wyładowania plazmy uwolniło się 59 megadżuli energii w postaci ciepła. Tym samym JET utrzymał moc wyjściową nieco ponad 11 MW ciepła uśrednioną w ciągu pięciu sekund. Poprzedni rekord, 22 megadżule energii całkowitej, oznaczał 4,4 MW uśrednione w ciągu pięciu sekund.
Reaktory fuzyjne wytwarzają energię metodą fuzji jądrowej, w czasie której lżejsze pierwiastki łączą się w cięższe. Taki proces zachodzi na Słońcu. Fuzja to pod wieloma względami najdoskonalsze źródło czystej energii. Ilość energii, jaką może dostarczyć zupełnie zmieni reguły gry. Paliwo do fuzji jądrowej można uzyskać z wody, a Ziemia jest pełna wody. To niemal niewyczerpane źródło energii. Musimy tylko dowiedzieć się, jak go używać, mówiła w ubiegłym roku profesor Maria Zuber, wiceprezydent MIT ds. badawczych.
Badania nad fuzją jądrową prowadzone są na całym świecie i przywiązuje się do nich coraz większą wagę. W bieżącym roku w Wielkiej Brytanii zostanie wybrana lokalizacja dla przyszłej prototypowej elektrowni fuzyjnej, Chińczycy poinformowali o pobiciu rekordu utrzymania wysokotemperaturowej plazmy w tokamaku, prestiżowy MIT twierdzi, że już za 4 lata może powstać pierwszy reaktor fuzyjny z zyskiem energetycznym netto, a z niedawno opublikowanego raportu dowiadujemy się, że na świecie istnieje co najmniej 35 przedsiębiorstw pracujących nad fuzją jądrową. Mimo tego perspektywa powstania pierwsze komercyjnej elektrowni fuzyjnej wydaje się bardzo odległa. To raczej perspektywa dekad niż lat.
Komentarze (7)
nurek, 9 lutego 2022, 14:08
no nie wiem czy takie urządzenie jest skalowalne względem czasu. Przez 5s może i wytrzyma taka temperaturę, ale przez 5 minut to już niekoniecznie
Qion, 9 lutego 2022, 19:24
JET jest reaktorem doświadczalnym chłodzonym wodą nie przewidywanym do długiej pracy podczas reakcji jądrowej. ITER będzie wyposażony w efektywniejszy płaszcz chłodzący z ciekłego litu, w którym w wyniku bombardowania neutronami będzie powstawał także jeden ze składników paliwa jakim jest tryt. Drugiego składnika paliwa jakim jest deuter dostarczy np. elektroliza roztworu ciężkiej wody i ługu sodowego. Nie temperatura, lecz promieniowanie neutronowe stanowi największy i nierozwiązany problem przyszłych komercyjno-przemysłowych reaktorów fuzyjnych
Jajcenty, 9 lutego 2022, 21:43
Dlaczego ług? Przecież sól jest dużo tańsza. Poza tym, zanieczyszczanie kationami? Raczej bym poprawiał przewodnictwo kwasami. Sama elektroliza też tania nie jest i jest już właściwie metodą historyczną.
Dexterr, 9 lutego 2022, 22:00
No patrz, okazuje się że tych 4800 ekspertów nie ma pojęcia co robi bo Ty na pewno wiesz lepiej :). Pozostaje pytanie kto tu naprawdę jest głupi?
Jajcenty, 10 lutego 2022, 07:28
Wychodzi na to, że Ty.
W razie gdybyś dalej nie rozumiał: dopytuję @Qion o szczegóły technologiczne produkcji ciężkiej wody. Nie polemizuję z 4800 ekspertami na temat fuzji.
Qion, 10 lutego 2022, 18:18
Klasyczna elektroliza jest nawet nazywana alkaliczną. W przypadku elektrolizy roztworów wodorotlenków na katodzie wydziela się wodór, a na anodzie tlen. Ten sposób jest wykorzystywany do produkcji tlenu, np. na atomowych okrętach podwodnych podczas długiego zanurzenia. W przypadku elektrolizy chlorku sodu zamiast tlenu na anodzie powstawał będzie gazowy chlor, bardzo toksyczny dla ludzi. Przedstawiony przeze mnie sposób w poprzednim poście nawiązuje do klasycznej elektrolizy alkalicznej. Są już opracowane nowsze wydajniejsze sposoby elektrolizy osiągające sprawność kilkudziesięciu procent takie jak elektroliza membranowa, czy wysokotemperaturowa.
Tania i wydajna produkcja wodoru | NOVEL Project | Results in brief | FP7 | CORDIS | European Commission (europa.eu)
Ekologiczne wytwarzanie wodoru na skalę przemysłową pozwoli na dekarbonizację gospodarki Europy | GrInHy Project | Results in brief | H2020 | CORDIS | European Commission (europa.eu)
Sprawność elektrolizy nie będzie miała większego znaczenia w produkcji składnika paliwa termojądrowego jakim jest deuter, gdyż wydajność fuzji przekracza tysiące razy proces pozyskiwania energii z tradycyjnego utleniania/spalania wodoru.
Bez uzupełniania NaCl elektroliza chlorku sodu w roztworze wodnym po pewnym czasie także stanie się elektrolizą alkaliczną po związaniu wszystkich anionów chlorkowych w chlor gazowy. Aniony wodorotlenowe OH- będą powstawać cały czas w wyniku rozpuszczania się sodu tworzącego się wokół katody. Wodór powstaje wówczas w wyniku chemicznej reakcji rozpuszczania sodu. Produkcja wodoru i tlenu nie wymaga w tym wypadku dostarczania dodatkowych ilości sodu.
Jajcenty, 11 lutego 2022, 07:58
Ok, już rozumiem. Jednak trzeba odróżnić dodatek elektrolitu w celu poprawienia przewodnictwa od elektrolizy soli w przemysłowym procesie produkcji chloru. No i w dalszym ciągu kwasy są lepsze w poprawianiu przewodnictwa, ale trwałość wodorotlenków mocno za nimi przemawia - mniej kłopotów.
Do produkcji deuteru używałbym DCL
Nie trzeba się pocić z procesem, wystarczy nasycić ciężką wodę czystym chlorem, poczekać i można elektrolizować.