Fot/ benchmark.pl
Koszty budowy centrów superkomputerowych, a także liczby jakie padają przy podsumowaniu ich działania, są niczym w porównaniu z największymi inwestycjami naukowymi. Najdroższa jest oczywiście Międzynarodowa Stacja Kosmiczna. Na drugim miejscu znajduje się najdroższy z budowanych bezpośrednio na Ziemi kompleksów naukowych. International Thermonuclear Experimental Reactor (Międzynarodowy Eksperymentalny Reaktor Termojądrowy), w skrócie ITER, które w łacinie oznacza "drogę" - oficjalne motto projektu to "Droga do nowej energii" ("The way to new energy"). Jego budowa wymagała połączenia wysiłku UE (w tym również Polski), USA, Chin, Indii, Japonii, Korei Południowej i Rosji. Koszt budowy szacowany jest na co najmniej 13 miliardów euro. Sprawność energetyczna reaktora ma być równa 10. To pierwszy reaktor termojądrowy, który wygeneruje więcej energii niż pochłonie na swoje działanie.
Inwestycje poniesione podczas budowy stacji kosmicznej były dziesięciokrotnie wyższe, z kolei budowa Wielkiego Zderzacza Hadronów w ośrodku CERN to dwa razy mniejsze koszty. Trzeba jednak pamiętać, że CERN już dysponował dużą częścią infrastruktury, która wcześniej była wykorzystywana w projekcie akceleratora LEP (Wielki Zderzacz Elektronowo-Pozytonowy). ITER powstaje we francuskim Cadarache, skąd do CERNu jest tylko 350 kilometrów.
Historia związana z fuzją termojądrową wykorzystującą uwięzienie plazmy w polu magnetycznym, a w szczególności z jednym z podstawowych narzędzi potrzebnych do jej kontrolowania - tokamakiem, zaczyna się w 1950 roku w Związku Radzieckim, kiedy to rosyjski żołnierz Oleg Lawrentiew w liście do Stalina zarysowuje koncepcję produkcji energii poprzez kontrolowane reakcje termojądrowe. Przez kilkadziesiąt lat badania prowadzone były przez różnorodne ośrodki naukowe na całym świecie, wybudowano w tym celu ponad 200 tokamaków, z których kilkadziesiąt działa dotychczas.
Fot/ benchmark.pl / Budowa ITER to także długie rozmowy państw i instytucji zaangażowanych w projekt.
Najpotężniejszym obecnie tokamakiem jest zlokalizowany w Culham w Wielkiej Brytanii JET (Joint European Torus), który uruchomiono ponad 20 lat temu. Pozwala on wygenerować około 16 MW. To około 30 razy mniej niż planowana wydajność ITER, który ma być zwieńczeniem ogólnoświatowych badań. Ten na każde 50 MW dostarczonej energii wygeneruje 500 MW w postaci ciepła powstającego w procesie kontrolowanej fuzji termojądrowej.
W przypadku ITER komora próżniowa o kształcie torusa, w której znajdzie się plazma ma wymiary 16 m szerokości na 11 m wysokości. Wytworzenie akceptowalnej próżni w jej wnętrzu zajmie około dwóch dni. Wydaje się to niewiele, ale poniższe zdjęcia pokazują, że będzie to niemała konstrukcja. A tokamak to tylko jeden z elementów całego kompleksu ITER. Samo przygotowanie fundamentów pod kompleks tokamaku (w którym znajdzie się tokamak i cała dodatkowa aparatura) zajęło ponad dwa lata. Tokamak będzie umieszczony na specjalnym podłożu, które jest w stanie absorbować wibracje powstające w wyniku ruchów sejsmicznych podłoża. Nie dziwi zatem ogromna liczba japońskich robotników na zdjęciach z budowy.
Fot/ benchmark.pl / Plac budowy w Cadarache podczas wykonywania podbudowy pod budynek reaktora.
Fot/ benchmark.pl / Elementy o wysokości 1,5 m, które mają pełnić rolę amortyzatorów dla całej konstrukcji tokamaku.
Fot/ benchmark.pl / Na zdjęciu: fundament prawie gotowy do kolejnego etapu budowy.
Oś czasu realizacji projektu:
2006 - siedmiu uczestników projektu - UE, USA, Japonia, Chiny, Korea Południowa, Rosja oraz Indie - formalnie daje zielone światło do rozpoczęcia realizacji projektu.
2008 - rozpoczęcie przygotowywania terenu pod budowę
2009 - zakończenie przygotowywania terenu pod budowę
2010 - rusza budowa fundamentów pod kompleks tokamaku
2013 - rozpoczęcie budowy kompleksu tokamaku
2015 - rozpoczęcie montażu tokamaku
2019 - zakończenie montażu i uruchomienie tokamaku (przewidywane)
2020 - pierwsze uzyskanie plazmy (przewidywane)
2027 - pierwsza fuzja jądra deuteru z jądrem trytu (przewidywana)
Czym jest sam projekt ITER? Jak można przekonać się z opisu nie jest to komercyjny projekt elektrowni termojądrowej, a eksperyment naukowy, który ma stanowić przedpole do masowego wdrożenia technologii kontrolowanej fuzji na świecie. Produkcja energii w reaktorach fuzyjnych będzie zachodziła poprzez wychwyt wysokoenergetycznych neutronów w obszarze izolatora ochronnego i przetworzenie powstałego w ten sposób ciepła na zdatną do transportu formę energii. W ITER, będącym reaktorem jedynie eksperymentalnym, energia nie będzie produkowana, a powstałe ciepło absorbowane będzie całkowicie przez chłodziwo.
Fot/ benchmark.pl / Przekrój przez tokamak. Dla porównania skali sylwetka człowieka.
Fot/ benchmark.pl / Cały tokamak zamknięty będzie w kriostacie. Oznacza to konieczność utrzymania nadprzewodzących elektromagnesów w temperaturze bliskiej zera absolutnego.
Powód wydawania tak ogromnych pieniędzy na tę inwestycję jest prosty. Nie możemy być wiecznie uzależnieni od paliw kopalnych, szukamy zatem innych alternatywnych rozwiązań. Jednym z nich jest fuzja termojądrowa, podpowiedź samej natury. W podobny sposób, choć w innym cyklu reakcji, wytwarzana jest energia w Słońcu. Procesy zachodzące na poziomie jąder atomów, które prowadzą do zamiany masy na energię są najefektywniejsze. Niestety równie trudne do opanowania i z tego powodu przez wiele środowisk uznawane za zbyt niebezpieczne.
Fot/ benchmark.pl / Testowe centrum sterowania reaktorem w Anglii.
Inwestycja ITER w liczbach najlepiej pokazuje rozmach przedsięwzięcia:
- 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 m3
- waga tokamaku: 23 000 ton (dwa razy więcej niż wieża Eiffla)
- waga całego kompleksu Tokamaku: 360 000 ton
- objętość komory próżniowej w tokamaku: 1400 m3
- objętość plazmy: 860 m3
- waga pojedynczego elektromagnesu: 360 ton
- paliwo: mieszanka wodoru i trytu w proporcjach 1:1
- temperatura plazmy: 150 milionów stopni Celsjusza (10 razy więcej niż w centrum Słońca)
- temperatura na zewnątrz komory próżniowej: 240 stopni Celsjusza (w odległości kilku metrów)
- energia potrzebna do podgrzania plazmy: 50 MW
- sprawność reaktora: 10
- ciepło generowane przez reaktor: 500 MW
- ciepło generowane przez reaktor w fazie zapłonu plazmy: 1100 MW
- wymiary kriostatu w którym umieszczone są nadprzewodzące elektromagnesy: 29,3 m wysokości i 28,6 m średnicy
- waga elektromagnesów: 10 000 ton
- temperatura pracy elektromagnesów: 4 Kalwiny (-269 stopni Celsjusza)
- liczba cewek nadprzewodzących: 18 (pole toroidalne) i 6 (pole poloidalne)
- wytwarzane pole elektromagnetyczne przez elektromagnesy toroidalne: 13 T (13 tesli, porównywalne z polem generowanym podczas badania rezonansem magnetycznym)
- długość okablowania cewek: 80 000 kilometrów (ponad dwa razy więcej niż obwód Ziemi)
- izolacja wewnętrznej komory plazmowej: 440 płytek o wadze do 4,6 tony każda
Oficjalny 5-minutowy film prezentujący projekt ITER (angielski bez napisów):
Oficjalny 4-minutowy film prezentujący dotychczasowe postępy w budowie oraz najbliższe plany (angielski z napisami):
Oficjalna strona ITER: https://www.iter.org/
Od siebie w ramach ciekawostki dodam, że koncepcja reaktora fuzyjnego (termojądrowego) została wykorzystana już w kinie, m.in. w filmie Mroczny Rycerz powstaje Christophera Nolana z 2012 (trzecia część najnowszej trylogii o Batmanie), gdzie reaktor takowy rozwijany był jako perspektywiczne źródło energii przez koncern Wayne Enterprises. Poprzez wyłączenie zabezpieczeń chroniących reaktor przed stopieniem się terrorysta Bane zamierzał zamienić reaktor w bombę termojądrową i wysadzić w powietrze Gotham City - czy możliwość użycia reaktora w takim celu w rzeczywistości nam grozi? Szczerze mówiąc, nie wiem, musiałbym czegoś o tym poszukać.
Fot/ batcave.com.pl / Christopher Nolan na planie z Christianem Balem, w tle model reaktora fuzyjnego (termojądrowego). Oczywiście o budowie reaktora o tak malutkich rozmiarach jak na razie możemy tylko pomarzyć.
Źródła: benchmark.pl oraz Wikipedia
Linki: http://www.benchmark...drowy-opis.html
https://en.wikipedia.org/wiki/ITER
Użytkownik Legend@rny edytował ten post 12.07.2015 - 13:52
