Termojądrowy reaktor energetyczny na Ziemi?

Reakcję, która zachodzi na Słońcu lub w bombie wodorowej chcą wywołać w warunkach laboratoryjnych uczeni z warszawskiego Instytutu Fizyki Plazmy i Laserowej Mikrosyntezy.

Niedługo uczeni otrzymają nowy sprzęt niezbędny do badań. Instytut uzyskał 3,6 mln zł z mazowieckiego regionalnego programu operacyjnego na modernizację laboratorium i zakup dodatkowego sprzętu. Nowa aparatura trafi do instytutu prawdopodobnie w pierwszym kwartale przyszłego roku.

Jak powstaje energia w syntezie termojądrowej? Plazma bywa nazywana czwartym stanem skupienia. Materia rozgrzewa się do tego stopnia, że elektrony oddzielają się od atomów. W ten sposób powstają swobodne jony, inaczej jądra atomowe. Przy ciągłym wzroście temperatury może dojść do połączenia jąder, czyli syntezy termojądrowej. Wtedy z jąder lekkiego pierwiastka tworzy się jądro cięższego i generuje się energia.

Najbliższy Ziemi efektywnie działający termojądrowy reaktor energetyczny to Słońce. Zachodzi tam synteza jąder wodoru, z których potem powstaje hel. Światło, które do nas dociera to energia wydzielająca się w tym procesie.

Ta synteza była też użyta do budowy bomby termojądrowej. Teraz naukowcy zamierzają wykorzystać ją do produkcji elektryczności. Liczą, że jest to możliwe, mając w pamięci udane reakcje rozszczepienia jąder atomów, dzięki którym mamy energetykę jądrową.

- Możliwości uzyskania energii termojądrowej w sposób kontrolowany są różne. Jedną z nich, najbardziej zaawansowaną, jest technika, wykorzystywana w programie ITER. To jest rodzaj transformatora, gdzie plazma jest podgrzewana prądem, falami elektromagnetycznymi i strumieniami cząstek - twierdzi prof. Jerzy Wołowski, zastępca dyrektora instytutu ds. naukowych.

- Uzyskuje się tam bardzo wysoką temperaturę, w której zachodzą reakcje termojądrowe. Na razie działa to w małej skali, ale planowany reaktor doświadczalny ma wytwarzać więcej energii, niż zostanie włożone do wywołania reakcji - zauważa profesor.

Warszawscy uczeni są członkami międzynarodowego konsorcjum, które realizuje program ITER.

Badaczy interesuje szczególnie tzw. laserowa synteza (drugi sposób przeprowadzania reakcji termojądrowych). Od dawna wiadomo bowiem, że odpowiednio skupiony promień lasera może podgrzać materię do milionów stopni i w konsekwencji wywołać w powstałej w ten sposób plazmie syntezę jąder.

- Działają już dwie potężne instalacje. Jedna w Stanach Zjednoczonych, a druga we Francji. Są to programy w 80%. militarne. Zaniechano realnych prób z bronią termojądrową i postanowiono symulować to za pomocą laserów. Sferycznie oświetla się laserami maleńką kapsułkę, w której zamknięte są izotopy wodoru. Tam uzyskuje się reakcję termojądrową, taką jak w bombie, ale w mikroskali - wyjaśnił fizyk.

Uczeni odkryli także sposób, by obniżyć koszty całej procedury. Nie oświetlają wodoru z różnych stron wieloma laserami tylko podpalają celnie wymierzonym pojedynczym promieniem.

Podążając tym tropem naukowcy próbują sprawdzić czy podpalanie laserami plazmy można wykorzystać do produkcji energii. Powołano międzynarodowy zespół badawczy o nazwie High Power laser Energy Research (HiPER, który zajmuje się projektowaniem prototypowej instalacji