Elektrownia fuzyjna: Krok w stronę nieskończonej energii
Commonwealth Fusion SystemsCommonwealth Fusion Systems (CFS) ogłosiło plany budowy pierwszej na świecie elektrowni fuzyjnej na skalę sieciową niedaleko Richmond w stanie Wirginia.
Po przeanalizowaniu ponad 100 lokalizacji na całym świecie CFS wybrało 40-hektarowy teren w hrabstwie Chesterfield w Wirginii jako miejsce budowy ARC – skrótu od „Affordable, Robust, Compact” (przystępny cenowo, wytrzymały, kompaktowy). Celem tej elektrowni fuzyjnej jest wytwarzanie do wczesnych lat 30. XXI wieku 400 megawatów czystej, praktycznie nieograniczonej energii.
Jeśli nazwa „ARC” brzmi znajomo, to dlatego, że dzieli ją z fikcyjnym reaktorem ARC stworzonym przez Tony'ego Starka z komiksów Marvela, który zasilał jego zbroję Iron Mana. Podczas gdy reaktor Starka był na tyle mały, by zmieścić się w dłoni, rzeczywista wersja CFS będzie wielkości magazynu. Niestety, bez superbohaterskiego kombinezonu (przynajmniej na razie).
Fuzja, czyli proces łączenia jąder atomowych w celu uwolnienia ogromnych ilości energii, to ta sama reakcja, która napędza gwiazdy, takie jak nasze Słońce. W przeciwieństwie do rozszczepienia jądrowego – które rozdziela atomy, generując niebezpieczne odpady radioaktywne – fuzja wykorzystuje izotopy wodoru, takie jak tryt i deuter, a jej jedynym produktem ubocznym jest nieszkodliwy hel. Od dawna uważana za „święty Graal” czystej i nieograniczonej energii, ma potencjał zrewolucjonizowania globalnego krajobrazu energetycznego.
Reaktor SPARC będzie wykorzystywał zupełnie nowy system wysokotemperaturowych magnesów nadprzewodzących zaprojektowanych przez CFS, aby utrzymać supergorącą plazmę w temperaturze ponad 100 milionów °C w naczyniu w kształcie pierścienia zwanym tokamakiem.
Celem jest osiągnięcie stabilnego spalania, które będzie nieprzerwanie wytwarzać energię elektryczną, podobnie jak konwencjonalna elektrownia. Jeśli projekt zakończy się sukcesem, elektrownia mogłaby zasilić 150 tysięcy domów, eliminując przy tym negatywny wpływ paliw kopalnych na środowisko.
Choć fuzja jest z natury bezpieczniejsza niż rozszczepienie jądrowe, nie jest całkowicie pozbawiona ryzyka. Wysokoenergetyczne neutrony uwalniane w procesie fuzji mogą degradować materiały reaktora, co czyni konserwację stałym wyzwaniem. Z czasem neutrony mogą skutecznie napromieniować reaktor i otaczające go materiały. Dodatkowo, tryt, który jest lekko radioaktywnym paliwem, wymaga ostrożnego obchodzenia się, aby zapobiec wyciekom.
MOŻE ZAINTERESUJE CIĘ TAKŻE
Kolejnym wyzwaniem, które dopiero niedawno zostało „pokonane”, jest utrzymanie plazmy. Koreański Tokamak Superprzewodzący (KSTAR) ustanowił w lutym 2024 roku rekord, utrzymując ciągłe spalanie plazmy przez 48 sekund – najdłużej w historii. W przeciwieństwie do Słońca, które wykorzystuje intensywne ciśnienie grawitacyjne do podtrzymania plazmy, reaktory fuzyjne stabilizują reakcję za pomocą pól magnetycznych lub laserów. Projekt tokamaka SPARC od CFS wykorzystuje magnesy. W przypadku zakłóceń, takich jak utrata zasilania czy awaria mechaniczna, plazma ostygnie niemal natychmiast – w ciągu milisekund – co zatrzyma reakcję.
Energia fuzyjna to niemal idealne rozwiązanie energetyczne: jest obfita, czysta i zrównoważona. Jeden gram paliwa może wygenerować tyle energii, co 10 ton węgla, i teoretycznie zasilić jedno amerykańskie gospodarstwo domowe przez 850 lat. Dodatkowo, poziom radioaktywnych odpadów jest znacznie niższy i mniej niebezpieczny w porównaniu z odpadami z elektrowni jądrowych opartych na rozszczepieniu.
Projekt reaktora ARC w Wirginii może utorować drogę do lepszej przyszłości. Choć przed nami wciąż wiele wyzwań, jeśli CFS zrealizuje swoje obietnice, nieograniczona i czysta energia może stać się rzeczywistością, a nie tylko wizją rodem z fantastyki naukowej.
Źródło: Commonwealth Fusion Systems
