Ak by sme sa pozreli na najambicióznejšie projekty sveta, určite by sme narazili na ITER. Ten už viac ako 30 rokov spája úsilie 35 národov pri vývoja reaktora jadrovej fúzie, ktorý prinesie čistú a neobmedzenú energiu.

Iba 12-ročný chlapec dokázal uskutočniť proces jadrovej fúzie

História projektu ITER sa začala písať pred takmer 30 rokmi. Skupina priemyselných národov sa rozhodla spojiť svoje sily a vyvinúť nový, čistejší a udržateľnejší zdroj energie. Skratka ITER pochádza z anglického názvu International Thermonuclear Experimental Reactor (Medzinárodný Termonukleárny Experimentálny Reaktor), pričom z latinčiny sa tento názov prekladá ako „cesta“.

Ako začal jeden z najambicióznejších projektov sveta

Samotný projekt odštartoval ženevskom summite Superpower, keď generálny tajomník Gorbačov z bývalého Sovietskeho zväzu navrhol myšlienku spoločného medzinárodného projektu rozvoja energie jadrovej syntézy prezidentovi USA Reaganovi. O rok neskôr prijala EÚ, Japonsko, Sovietsky zväz a USA dohodu o vývoji medzinárodného fúzneho zariadenia ITER.

Koncepčné projektové práce sa začali v roku 1988, po ktorých nasledovali stále podrobnejšie fázy projektovania, až kým členovia v roku 2001 neschválili konečný návrh projektu ITER. Neskôr v roku 2003 sa k projektu pripojili Čínska ľudová republika a Kórejská republika, ktoré nasledovala v roku 2005 India.

Výber miesta, na ktorom bude ITER postavený, prešiel veľmi zdĺhavým procesom, až sa členovia projektu v roku 2005 jednomyseľne zhodli. Miesto výstavby fúzneho reaktora ITER tak bolo stanovené neďaleko mesta Aix-en-Provence v južnom Francúzsku. V súčasnosti tak na projekte spolupracujú tisíce odborníkov 35 národov.

Ako vlastne funguje ITER?

Vo výskumnom centre Saint Paul-lez-Durance aktuálne prebieha výstavba tokamaku ITER, ktorý by sa mal stať najväčším reaktorom založeným na princípe jadrovej syntézy, respektíve fúzie. Toto zariadenie je navrhnuté, aby dokázalo uskutočniť jadrovú fúziu ako bezuhlíkový zdroj energie založený na rovnakom princípe, ktorý poháňa Slnko a všetky hviezdy vo vesmíre.

Samotná fúzia je zdrojom energie Slnka a hviezd. Pri ohromnej horúčave a gravitácii v jadre týchto hviezdnych telies dochádza k zrážaniu jadier vodíka a následnej fúzii do ťažších atómov hélia, čo spôsobuje uvoľňovanie obrovského množstva energie. Presne tento proces sa snažia vedci implementovať a hlavne udržať aj v prípade fúznych reaktorov.

Na dosiahnutie fúzie ale musia byť splnené tri podmienky a to veľmi vysoká teplota (rádovo 150 000 000°C), dostatočná hustota častíc plazmy (na zvýšenie pravdepodobnosti výskytu zrážok častíc) a dostatočný čas udržania (resp. udržania plazmy, ktorá má tendenciu expandovať v rámci definovaného objemu).

Samotný reaktor obsahuje vákuovú komoru v tvare šišky, ktorá je dutá. Do tejto komory sa privedie čistý plyn, pričom pri extrémnych teplotách sú elektróny oddelené od jadier atómov a plyn sa stáva plazmou. Tá je často označovaná aj ako štvrtý stav hmoty. Fúzna plazma tak vytvára prostredie, v ktorom môžu svetelné prvky vytvárať syntézu a poskytovať obrovské množstvo energie.

Reaktor ITER je zároveň takzvaným tokamakom, čo znamená, že na zachytenie a kontrolu plazmy sa používajú silné magnetické polia v toroidnej komore. Energia produkovaná fúziou atómov sa absorbuje ako teplo v stenách tokamaku. Rovnako ako v prípade konvenčnej elektrárne, tak aj fúzna využije toto teplo na výrobu pary a potom elektrickej energie prostredníctvom turbín a generátorov.

Čo si sľubujeme od tokamaku ITER?

Tokamak ITER bude stále experimentálnym reaktorom, ktorý by ale mal byť schopný vyrobiť 500 MW energie. Na jeho základe budú chcieť vedci demonštrovať fungovanie elektrárni budúcnosti a zároveň budú môcť študovať správanie sa plazmy, aby mohli v budúcnosti docieliť jej ideálne podmienky. Jednou z misií pre neskoršie fázy prevádzky ITERu bude preukázanie uskutočniteľnosti výroby trícia vo vnútri vákuovej komory.

Svetové zásoby trícia, ktoré sa používa s deutériom na podporu fúznej reakcie, nie sú dostatočné na pokrytie potrieb elektrární budúcnosti. Dôležitým aspektom, na ktorý tokamak ITER pri svojej prevádzke poukáže, je bezpečnosť. Jedným z hlavných cieľov tak bude demonštrácia kontroly plazmy a fúznych reakcií so zanedbateľnými dôsledkami na životné prostredie.

Priestory a elektráreň sú vo výstavbe od roku 2010. Samotná stavba reaktoru ITER sa ale začína fázou 1 od roku 2020 do roku 2025, pričom na december 2025 je naplánovaná udalosť „First Plasma“, ktorá bude zároveň prvým spustením reaktora do prevádzky. Na plný výkon by mal reaktor pracovať až v roku 2035, kedy sa prevedie operácia Deuterium-Tritium. Veríme teda, že vedcom v ceste za čistou energiu nebude stáť žiadna prekážka a do 6 rokov bude úsilie 35 národov úspešné.