Pristup proizvodnji fuzijske energije u Velikoj Britaniji dobio je oblik najavom programa STEP (sferični tokamak za proizvodnju energije) 2019. Njegova prva faza (2019.-2024.) završila je objavljivanjem koncepta dizajna za integrirani fuzijski prototip elektrane. Temeljit će se na upotrebi magnetskog polja za ograničavanje plazme korištenjem tokamaka stroja, no britanski STEP koristit će sferni tokamak umjesto tradicionalnog tokamaka u obliku krafne koji se koristi na ITER-u. Smatra se da sferni tokamak ima nekoliko prednosti. Tvornica će biti izgrađena u Nottinghamshireu i očekuje se da će biti operativna početkom 2040-ih.
Potreba za pouzdanim izvorom čiste energije kako bi se zadovoljila rastuća potražnja za energijom rastućeg stanovništva i svjetskog gospodarstva koji bi mogao brzo pomoći u suočavanju s izazovima (postavljenim iscrpljivim fosilnim gorivima, emisijom ugljika i klimatskim promjenama, ekološkim rizicima povezanim s nuklearnim fisijskim reaktorima i lošim skalabilnost obnovljivih izvora) nikada se nije tako intenzivno osjetio kao u današnje vrijeme.
U prirodi, nuklearna fuzija pokreće zvijezde, uključujući naše Sunce, koja se odvija u jezgri zvijezda gdje prevladavaju uvjeti fuzije (tj. ekstremno visoka temperatura u rasponu od stotina milijuna stupnjeva Celzijusa i tlak). Sposobnost stvaranja kontroliranih uvjeta fuzije na zemlji ključna je za neograničenu čistu energiju. To uključuje izgradnju fuzijskog okruženja s vrlo visokom temperaturom za izazivanje sudara visoke energije, koje ima dovoljnu gustoću plazme da poveća vjerojatnost sudara i koje bi moglo ograničiti plazmu dovoljno dugo da omogući fuziju. Očito je da su infrastruktura i tehnologija za ograničavanje i kontrolu pregrijane plazme ključni uvjet za komercijalno iskorištavanje fuzijske energije. Diljem svijeta istražuju se i primjenjuju različiti pristupi za ograničenje plazme prema komercijalnoj realizaciji fuzijske energije.
Inercijalna zatvorena fuzija (ICF)
U pristupu inercijske fuzije, uvjeti fuzije stvaraju se brzim sažimanjem i zagrijavanjem male količine fuzijskog goriva. National Ignition Facility (NIF) u Nacionalnom laboratoriju Lawrence Livermore (LLNL) koristi laserski pokretanu tehniku implozije za imploziju kapsula napunjenih deuterij-tricijevim gorivom pomoću visokoenergetskih laserskih zraka. NIF je prvi postigao fuzijsku paljenje u prosincu 2022. Naknadno je fuzijska paljenje demonstrirano u tri navrata 2023. što je potvrdilo dokaz koncepta da se kontrolirana nuklearna fuzija može iskoristiti za zadovoljenje energetskih potreba.
Pristup magnetskog ograničenja plazme
Korištenje magneta za ograničavanje i kontrolu plazme za fuziju pokušava se na mnogim mjestima. IITER, najambicioznija fuzijska energetska suradnja 35 nacija sa sjedištem u St. Paul-lez-Duranceu u južnoj Francuskoj koristi prstenasti torus (ili prstenasti magnetski uređaj) nazvan tokamak koji je dizajniran za zadržavanje fuzijskog goriva na duge periode na dovoljno visokim temperaturama za doći do fuzijskog paljenja. Vodeći koncept zadržavanja plazme za fuzijske elektrane, tokamaci mogu održavati reakciju fuzije sve dok postoji stabilnost plazme. ITER-ov tokamak bit će najveći na svijetu.
Britanski program fuzije STEP (sferni tokamak za proizvodnju energije):
Poput ITER-a, fuzijski program STEP Ujedinjenog Kraljevstva temelji se na magnetskom zadržavanju plazme pomoću tokamaka. Međutim, tokamak programa STEP imat će sferični oblik (umjesto ITER-ovog oblika krafne). Sferični tokamak je kompaktan, isplativ i može se lakše mjeriti.
Program STEP najavljen je 2019. Njegova prva faza (2019.-2024.) završila je objavljivanjem koncepta dizajna za integrirani fuzijski prototip pogonskog postrojenja.
Tematsko izdanje časopisa Philosophical Transactions A of Royal Society pod naslovom “Isporuka fuzijske energije – sferni tokamak za proizvodnju energije (STEP)” koji se sastoji od 15 recenziranih radova objavljen je 26. kolovoza 2024. koji detaljno opisuje tehnički napredak programa za projektiranje i izgradnju prvog britanskog prototipa postrojenja za proizvodnju električne energije iz fuzije. Dokumenti sadrže potpunu sliku dizajna i nacrta potrebnih tehnologija i njihovu integraciju u prototip postrojenja do ranih 2040-ih.
Program STEP ima za cilj utrti put komercijalnoj isplativosti fuzije demonstrirajući neto energiju, samodostatnost goriva i održiv put do održavanja postrojenja. Potreban je holistički pristup isporuci potpuno operativnog prototipa postrojenja koje također razmatra stavljanje izvan pogona kao dio dizajna.
***
Reference:
- Vlada Ujedinjenog Kraljevstva. Priopćenje za tisak – UK vodeće u svijetu u dizajnu fuzijske elektrane. Objavljeno 03. rujna 2024. Dostupno na https://www.gov.uk/government/news/uk-leading-the-world-in-fusion-powerplant-design
- 'Isporuka fuzijske energije – sferni tokamak za proizvodnju energije (STEP). Tematsko izdanje Kraljevskog društva Philosophical Transactions A,. Svih 15 recenziranih članaka u tematskom izdanju objavljenom 26. kolovoza 2024. Dostupno na https://royalsocietypublishing.org/toc/rsta/2024/382/2280
- Istraživači iz Ujedinjenog Kraljevstva otkrivaju pogled na dizajn nove fuzijske elektrane. Znanost. 4. rujna 2024. DOI: https://doi.org/10.1126/science.zvexp8a
***
Vezani članci
- Smeđi patuljci (BD): teleskop James Webb identificira najmanji objekt formiran na način nalik zvijezdi (5 siječanj 2024)
- 'Fusion Ignition' prikazan četvrti put u Laboratoriju Lawrence (20 prosinac 2023)
- Fusion Ignition postaje stvarnost; Energetski prijelom postignut u Laboratoriju Lawrence (15 prosinac 2022)
***
