2 slajd
Fuzja jądrowa jest atrakcyjną z punku widzenia potrzeb ludzkości. Paliwo jest powszechnie dostępne. W wodzie morskiej s ą zasoby deuteru ( w każdym litrze jest ok 0,033 g deuteru) , które wystarczą na miliony lat. Zasoby litu w skorupie ziemskiej są oceniane na 9,6 mln t Tryt, który razem z deuterem jest właściwym paliwem, będzie produkowany w reaktorze w wyniku reakcji jądrowej neutronów z litem.
3 slajd
Elektrownia wytwarzająca 7 mld kWh energii potrzebuje 3 mln ton węgla i emituje 11 mln CO2 rocznie. Elektrownia termojądrowa o tej samej mocy będzie potrzebowała 100 kg deuteru i 3 tony litu rocznie, nie wytwarzają przy tym gazów cieplarnianych.
Tryt jest radioaktywny, ale rozpada się bardzo szybko - 12,6 lat emitując elektrony o niskiej energii. Np izotop uranu 235 stosowany w elektrowniach jądrowych ma okres połowicznego rozpadu 700 mln lat.
4 slajd
Jony wodoru odpychają się , i badacze muszą stworzyć warunki umożliwiające ich zbliżenie się do siebie, a potem połączenie. Strategia w reaktorze ITER polega na ogrzaniu wodoru uwięzionego w magnetycznej pułapce. Wybrano konfigurację nazywaną tokamakiem, TOKAMAK- Ta dziwna nazwa określająca reaktory termojądrowe pochodzi z języka rosyjskiego. To skrótowiec od słów „Toroidalnaja Kamiera s Magnitnymi Katuszkami”, czyli toroidalna komora z cewką magnetyczną, wytwarzającą pole magnetyczne (kształtem przypomina nadmuchana dętkę). Ta właśnie cewka ma uwięzić plazmę wodorową rozgrzana do milionów stopni, czyli temperatury której nie wytrzyma żaden materiał stały. Regułą jest że, im większy tokamak, tym wyższa temperatura plazmy i efektywniejsza fuzja.
Wewnątrz tokamaku, znajdują się wysokiej mocy fale radiowe o różnej częstotliwości, i wysoko energetyczne promienie atomów neutralnych, które nagrzewają plazmę lub paliwo w procesie reakcji. Pod wpływem olbrzymiej temperatury wewnątrz komory atomy stracą powłoki elektronowe i utworzą plazmę. Plazma to zjonizowany gaz składający się z izotopów wodoru - deuteru i trytu, która ostatecznie osiąga 150 milionów stopni. Gdy plazma osiągnie wystarczająca gęstość, jest dalej ogrzewana przez wstrzykiwanie w bardzo wysokiej prędkości neutralne atomy deuteru. Te naładowane cząstki są ograniczone przez ogromne pole magnetyczne, które będą wytwarzać elektromagnesy wokół komory tokamaka. Elektromagnesy muszą pracować w temperaturze -269 st. C. Cały czas jest zwiększana gęstość. Cząstki zderzają się z wiązkami cząstek plazmy przenoszą ta energię do plazmy ogrzewając ją w ten sposób. W każdym momencie w komorze spalania jest niewielka ilość paliwa rzędu 1,5 g, więc jakakolwiek awaria spowoduje ochłodzenie plazmy i zatrzymanie reakcji.
6 slajd
wysokość budynku reaktora: 73 metry (z tego 13 metrów pod powierzchnią gruntu)
stal zużyta na podstawę reaktora : 7400 ton
objętość betonu w fundamentach: 124 000 metrów sześciennych
waga tokamaku: 23 000 ton (dwa razy więcej niż wieża Eiffla)
waga całego kompleksu Tokamaku: 360 000 ton
objętość komory próżniowej w tokamaku: 1400 metrów sześciennych
objętość plazmy: 860 metrów sześciennych
waga pojedynczego elektromagnesu: 360 ton
paliwo: mieszanka wodoru i trytu w proporcjach 1:1
temperatura plazmy: 150 milionów stopni C (10 razy więcej niż w centrum Słońca)
temperatura na zewnątrz komory próżniowej: 240 stopni C (w odległości kilku metrów)
energia potrzebna do podgrzania plazmy: 50 MW
sprawność reaktora: 10
ciepło generowane przez reaktor: 500 MW
temperatura pracy elektromagnesów: 4 K (-269 stopnie C)
7 slajd
Etapy
8 slajd
Bezpośrednim prekursorem reaktora ITER jest eksperymentalny JET (Joint European Torus), europejski projekt pilotażowy reaktora działającego od 20 lat w Culham w Wielkiej Brytanii. JET z komorą próżniową o średnicy ok. 3 metrów pozwala uzyskać 16 MW energii – ok. 30 razy mniej niż planowana wydajność ITER, który na każde 50 MW dostarczonej energii ma wyprodukować 500 MW w postaci ciepła dostarczanego do generatora elektrowni.
6 slajd
Zaletą drugiego typu urządzeń do syntezy termojądrowej - stellaratorów jest to, że plazma stabilizuje się sama, bez konieczności przepuszczania przez nią prądu. Aby uzyskać ten efekt, plazma musi być ukształtowana w sposób przypominający kilkukrotnie skręconą wstęgę M"biusa. Wiąże się to z koniecznością budowy skomplikowanej komory, otoczonej cewkami magnesów o złożonych kształtach. Polska uczestniczy w tym programie od 2006 r.
7 slajd
Wszystkie wymienione funkcje są pochodnymi wyjątkowo silnych impulsów elektromagnetycznych generowanych przez urządzenie. W pierwszej fazie działania maszyny, prąd o natężeniu 20 mln amperów jest kierowane do setek wolframowych drucików , które pod jego wpływem zamieniają się w chmurę plazmy. Plazma generuje silne pole magnetyczne zmuszające cząsteczki do pionowego uporządkowania (wzdłuż osi z - stąd nazwa maszyny). Tak potraktowane cząsteczki zaczynają się ze sobą zderzać emitując promienie rentgenowskie, a te z kolei ogrzewają zbiorniczek z deuterem. W 2006 r. ogłoszono, że został zarejestrowany strumień neutronów, który oprócz helu powstał w reakcji syntezy.
8 slajd
ITER Międzynarodowy Eksperymentalny Reaktor Termonuklearny to jeden z najdroższych eksperymentów naukowych w historii ludzkości. Jego koszty wyniosą ok. 15 mld euro. Przewyższy je jedynie budowa Międzynarodowej Stacji Kosmicznej, która pochłonęła 100 mld dolarów. Nawet największy na świecie akcelerator cząstek Wielki Zderzacz Hadronów (LHC) pod Genewą kosztował znacznie mniej, ok. 7,5 mld euro, jednak posiadał już dużą część infrastruktury z projektu LEP
Dokładne sumy przeznaczone na budowę ITER są trudne do oszacowania, ponieważ poszczególne kraje wnoszą je w „naturze”, a nie w gotówce. Unia Europejska na przykład wybuduje wszystkie budynki i całą infrastrukturę.
Podobnie jak stacja orbitalna i LHC ITER wymagał połączenia wysiłków wielu krajów. Dlatego w projekcie biorą udział naukowcy z krajów reprezentujących połowę ludzkości: USA, Unii Europejskiej, Chin, Indii, Japonii i Rosji, Południowej Korei, a także z Polski (m.in. z Instytutu Fizyki Plazmy i Laserowej Mikrosyntezy z Warszawy).
W zakresie rozwoju diagnostyk służących do badania plazmy został, między innymi zbudowany nowy spektrometr promieniowania rentgenowskiego wykorzystujący detektory gazowe.
wytwarzane pole elektromagnetyczne przez elektromagnesy toroidalne: 13 T (tesli, porównywalne z polem generowanym podczas badania rezonansem magnetycznym)
długość okablowania cewek: 80 000 kilometrów (ponad dwa razy więcej niż obwód
Gdy eksperymenty z ITER się powiodą, naukowcy liczą że nabyte doświadczenia, pozwolą na budowę w pełni przydatnych do produkcji energii reaktorów. Ma to mieć miejsce około 2030-2040 roku.