MIT ogłasza przełom. Za 4 lata może powstać pierwszy reaktor fuzyjny, który wytworzy energię netto
Po trzech latach pracy inżynierom z MIT udało się zwiększyć moc wysokotemperaturowego nadprzewodzącego elektromagnesu dla reaktorów fuzyjnych do rekordowych 20 tesli. Tym samym stworzyli najpotężniejszy magnes tego typu. Osiągnięcie to pozwoli na zbudowanie pierwszej elektrowni fuzyjnej, zdolnej do wygenerowania większej ilości energii niż sama pobiera.
Przed zaledwie 3 miesiącami informowaliśmy, że po dziesięciu latach prac projektowych i produkcyjnych firma General Atomics jest gotowa do dostarczenia pierwszego modułu Central Solenoid, jednego z najpotężniejszych magnesów na świecie. Będzie on centralnym elementem reaktora fuzyjnego ITER. Central Solenoid to główny wkład USA w tę instalację. Będzie on generował pole magnetyczne o mocy 13 tesli, czyli 280 000 razy większe od ziemskiego pola magnetycznego. Magnes z MIT generuje pole magnetyczne silniejsze o 50%.
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, mówi profesor Maria Zuber, wiceprezydent MIT ds. badawczych.
Osiągnięcie naukowców z MIT daje nadzieję na uzyskanie w laboratorium zysku energetycznego netto drogą fuzji jądrowej. To zaś znakomicie ułatwi i przyspieszy prace nad tą technologią. Teraz, gdy udało się przeprowadzić udane testy tak potężnego magnesu dla reaktorów fuzyjnych konsorcjum MIT-CMS będzie chciało wybudować pierwszą na świecie demonstracyjną elektrownię fuzyjną, zwaną SPARC, uzyskującą dodatni bilans energetyczny. Wspomniany magnes to krok milowy na drodze do jej budowy. Dzięki niemu jest szansa, że SPARC powstanie już za 4 lata.
CFS (Commonwealth Fusion Systems) to firma założona w 2018 roku w Plasma Science and Fusion Center na MIT. Jest finansowana m.in. przez włoski koncern ENI, założoną przez Billa Gatesa Breakthrough Energy Ventures czy singapurską Temasek. Firma współpracuje z Departamentem Energii, MIT oraz Princeton Plasma Physics Laboratory, a jej celem jest wybudowanie kompaktowej elektrowni fuzyjnej opartej na stworzonej na MIT koncepcji tokamaka ARC.
Żeby zrozumieć, po co w reaktorach fuzyjnych tak potężne magnesy, trzeba wiedzieć, że do zaistnienia fuzji jądrowej potrzebne są olbrzymie temperatury, sięgające 100 milionów stopni Celsjusza i więcej. Takich temperatur nie wytrzyma żadne ciało stałe. Dlatego też plazmę, w której będzie zachodziła fuzja, trzeba utrzymać z dala od ścian reaktora. Można to zrobić za pomocą silnego pola magnetycznego. I właśnie temu – zawieszeniu plazmy w przestrzeni – służą potężne elektromagnesy.
Główna innowacja projektu ARC polega na wykorzystaniu wysokotemperaturowych nadprzewodników, które pozwalają na uzyskanie znacznie silniejszego pola magnetycznego w mniejszej przestrzeni. Materiały pozwalające na stworzenie takiego magnesu pojawiły się na rynku dopiero kilka lat temu. Koncepcja ARC powstała w 2015 roku. Demonstracyjny reaktor SPARC ma być o połowę mniejszy niż pełnowymiarowy ARC i ma posłużyć do przetestowania projektu.
Prace nad fuzją jądrową trwają na MIT od dawna. W ubiegłym roku pojawiło się kilka artykułów naukowych, których autorzy donosili, że jeśli uda się wyprodukować takie magnesy, jak założono, to reaktory typu ARC rzeczywiście powinny wytwarzać więcej energii niż zużyją.
Nasz projekt wykorzystuje standardową fizykę plazmy oraz projekt i założenia inżynieryjne konwencjonalnego tokamaka, ale łączy je z nową technologią wytwarzania magnesów. Zatem nie potrzebowaliśmy innowacji na kilku polach. Naszym celem było stworzenie odpowiedniego magnesu, a następnie zastosowanie w praktyce tego, czego nauczyliśmy się w ciągu ostatnich kilku dekad, mówi Martin Greenwald z Plasma Science and Fusion Center.
To wielka chwila, dodaje Bob Mumgaard, dyrektor wykonawczy CFS. Dysponujemy teraz platformą, która dzięki dziesięcioleciom badań nad tego typu rozwiązaniami jest bardzo zaawansowana z naukowego punktu widzenia i jednocześnie bardzo interesująca z komercyjnego punktu widzenia. To pozwoli nam szybciej budować mniejsze i tańsze reaktory. Trzy lata temu ogłosiliśmy, że zamierzamy zbudować magnes o mocy 20 tesli, który będzie potrzebny do przyszłych reaktorów fuzyjnych. Osiągnęliśmy nasz cel bez żadnych opóźnień, dodaje.
Komentarze (13)
Afordancja, 16 września 2021, 07:03
hm... czyli taki reaktor zawieszony w przestrzeni kosmicznej już by takich silnych magnesów nie potrzebował? Czy jednak chodzi o co innego.
I drugie trochę żartem.
Jak ja bym nie miał tak silnych magnesów i chciał aby materiał nie dotykał ścianek, to bym zrobił całą maszynę bardzo wysoką (lub głęboką) i materiał by po prostu spadał(nie wiem jaka to szybka reakcja), bez dotykania ścianek.
Afordancja, 16 września 2021, 07:43
hm...nie napisałem, ze w ogóle by nie potrzebowali, tylko zastanawiam się czy nie potrzebowaliby słabszych. Aczkolwiek rozumiem, że tam panują wysokie ciśnienia i grawitacja jest nic nie znaczącym w tym aspekcie czynnikiem.
Afordancja, 16 września 2021, 10:02
A to mnie zaskoczyłeś, spodziewałem się, że jest gorzej. Przyznaje się bez bicia, że nie zgłębiałem tematu.
Muszę poczytać o tym, bo prawdę mówiąc nawet nie wiem jakie to są masy.
nurek, 16 września 2021, 12:02
Mówi się, że fuzja dostarczy "nieograniczoną" ilość CZYSTEJ energii elektrvcznej. Tak może i by było, ale gdyby sprawność takiej elektrowni była np. 80-90%. Przy sprawności 20% taka elektrownia była by gigantycznym źródłem ciepła. Polska potrzebuje ok. 20GW mocy, przy sprawności 20% 100GW trzeba by zamieć na ciepło. W perspektywie zapotrzebowanie wzrośnie kilkakrotnie, skutek byłby taki, że ogrzalibyśmy pospołu Bałtyk . Komercyjna fuzja to nadal obszar baśni z mchu i paproci, a bajka ta ciągnie się już ze 40lat, podczas których jesteśmy "tylko o krok od sukcesu".
cyjanobakteria, 16 września 2021, 12:07
Czasami, jak się kładę spać, to myślę czy nie odnaleźli mnie już ci, którym nie sprzyjam, to jest anty-szczepy lub bojówki Radia Maryja i czy we śnie nie zdarzy się sytuacja taka, że całe powietrze w pokoju będzie po drugiej stronie poduszki
Z punktu widzenia entropii jest to skrajnie mało prawdopodobne, ale niejeden nicpoń gotowy szczęściu pomóc 
venator, 17 września 2021, 00:06
I dobrze. Nie wiem na ile energetyka termojądrowa się nadaje do kogeneracji i abstrahując od poprawności tych liczb, to ta technologia, ciepła z atomu ma wielką przyszłość.
Tylko z naszego podwórka:
Ciepło z atomówek to też mieszkalnictwo. Sporo w ostatnim czasie mówi się o SMR w pobliżu miast, Czesi pracują zaś nad projektem "Teplator", niskotemperaturowym reaktorem opalanym zużytymi prętami z reaktorów jądrowych:
https://www.cire.pl/artykuly/serwis-informacyjny-cire-24/183087-czescy-naukowcy-opracowuja-projekt-cieplowni-jadrowej
Ogólnie moce zainstalowane w Polsce do ciepłownictwa to aż 172GW. Większość to różnego rodzaju kopciuchy, mające, nawet te na ekogroszek, bardzo niską sprawność cieplną.
Transformacja na całkowitą zeroemisyjność cieplną bez atomu nie uda się. Ciepłownie, nawet te przydomowe, działają głównie w tę porę roku gdy sprawność np. fotowoltaiki w naszym klimacie jest bardzo niska, a ocieplenie klimatu u nas, będzie oznaczało zimą jeszcze więcej stratusów, czyli zgniłej, mrocznej pogody, z małą ilością światła słonecznego. Potrzebujemy bardzo dużo ciepła.
cyjanobakteria, 17 września 2021, 10:50
Zupełnie czysta nigdy nie będzie. Zawsze trzeba pozyskać paliwo albo chociaż wylać beton na fundamenty. Łatwiejsze do wykorzystania są izotopy wodoru, które są trudniejsze do pozyskania. Ciekawe, jak wyjdzie kwestia ewentualnych emisji CO2 w porównaniu do energii nuklearnej? W Forbes widziałem niedawno artykuł z 2021 zestawiający emisje CO2 ze źródeł kopalnych, energii odnawialnej i nuklearnej:
l_smolinski, 17 września 2021, 14:33
Nic z tego nigdy nie będzie. Mogę się założyć o swoją roczną pensje.
Sławko, 28 września 2021, 15:45
No to chyba musisz zacząć odkładać na ten cel.
cyjanobakteria, 9 października 2021, 11:54
Można zrównoważyć zakład o fuzję jądrową krótkimi na ropę
thikim, 9 października 2021, 12:17
Kłamliwy artykuł.
który przypadkiem skoczył do góry 
Lata postępów sprawiły że współczynnik całkowitego zysku zwiększył się z 0,57 do 0,6.
W artykule chyba celowo jest mowa jedynie o energii netto w ramach fuzji w samej komorze. Z takim postępem to możecie czekać jeszcze 200 lat na pierwszą elektrownię która będzie miała znaczenie energetyczne a nie medialne.
No bo: 1,01 też nas nie zadowoli. Co z tego że wyprodukujemy więcej jak musimy ponieść masę wydatków na badania, inwestycje i budowę? Przy takim współczynniku - który i tak jest dalo poza naszymi możlwościami - budowa elektrowni oznacza że jedziemy na stracie przez dziesiątki lat.
Ten współczynnik musi osiągnąć wielokrotność 1 a nie ledwo ją przekroczyć. Teraz jest 0,6
W tej chwili tylko jedno źródło energii ma pomijalny wpływ na środowisko: energia atomowa. I przez dziesiątki lat nie zapowiadają się żadne zmiany.
Na chwilę obecną zielony ład polega na tym że zielone jest to co dają Niemcy z Rosją: czyli gaz
Parafrazując znane powiedzenie:
gdybyśmy w samochodach na paliwo mieli taki postęp jak w energetyce termojądrowej to do dziś skręcanie sygnalizowalibyśmy machaniem ręki za oknem samochodu.
cyjanobakteria, 10 października 2021, 21:11
Wiem, że postęp badań nad fuzją nuklearną nie powala, ale zakładasz postęp liniowy
To starożytne chińskie przysłowie czy z greki?
Energia atomowa ma złą reputację niestety. Szkoda, że doszło do wypadków, których można było uniknąć. Teraz to jest prawie jak religia, więc ciężko kogokolwiek do czegokolwiek przekonać. Zawsze będzie ktoś protestował. Inna rzecz, że pamiętam protesty o Polsce przeciwko projektowi elektrowni w Żarnowcu, ale też pamiętam protesty przeciwko elektrowni wiatrowej
Z każdej strony d*pa. Najlepiej nic nie robić, ale jak zaczną się blackouty, to tez będą protesty jak teraz Libanie, gdzie nie ma od kilku dni prądu, bo w dwóch elektrowniach skończyła się zupa a w państwowej kasie waluta 
Mariusz Błoński, 10 października 2021, 21:49
Wręcz przeciwnie. Artykuł precyzyjnie mówi, że za kilka lat powstanie pierwszy reaktor fuzyjny z zyskiem netto i że będzie to reaktor badawczy, a nie komercyjny. W reaktorze badawczym wystarczy te wspomniane przez ciebie 1,01. To przełom i niezbędny punkt wyjścia do dalszych badań. Tym razem już nie nad uzyskaniem dodatniego wyniku netto, a nad znalezieniem rozwiązania, dzięki któremu będzie mógł powstać reaktor w pełni komercyjny.