ITER

ITER
Ország	Franciaország
Település	Saint-Paul-lès-Durance
Építés éve	2006.október 24. 2006
Típus	kutatási projekt tokamak megaproject
Elhelyezkedése
ITER Pozíció Franciaország térképén
é. sz. 43° 42′ 28″,k. h. 5° 46′ 39″43.707777777778,5.7773833333333
ITER weboldala
AWikimédia CommonstartalmazITERtémájú médiaállományokat.
Sablon•Wikidata•Segítség

A reaktor makettje (keresztmetszet)

AzITER(International Thermonuclear Experimental Reactor - Nemzetközi Kísérleti Termonukleáris Reaktor) egy nemzetközitokamak(mágneses fúzió) kutatás-fejlesztési (K+F) projekt, melynek célja a jövőbelivillamos erőművektechnológiájának kifejlesztése a maiplazmafizikaiismereteink továbbfejlesztésével. A jelenleg üzemelő leghatékonyabb plazmafúziós berendezésekkel, többek között aJET,DIII-D,EAST,TFTR,K-Star,JT-60,TCVésT-15által felhalmozott tudásra fog épülni, de számottevően nagyobb lesz náluk, és a működtetéséhez szükséges energia itt már jóval kisebb lesz a konstrukció által termelt energiánál (a tervezett energiasokszorozási hányados Q=10, ellentétben pl. a jelenlegi rekordtartó JET-tel, ahol a legjobb Q=0,64 volt, azaz a betáplált energia 64%-ának megfelelő fúziós energiát termelt).

2006.november 21-énaz ITER hét résztvevője (Európai Unió,USA,Kína,Oroszország,Dél-Korea,Japán,India) formálisan is megállapodott a projekt finanszírozásában.

A program várt időtartama 30 év, melyből 10 évet az építés, 20 évet a működés tölt ki. Teljes költségvetése körülbelül 10 milliárdeuró.Hosszas egyeztetések után a jelentkező francia, japán, kanadai és spanyol helyszínek közül afranciaországiCadarachekutatóközpontot választották ki helyszínnek. 2017 szeptemberében az építkezés már javában zajlottSaint-Paul-lès-Duranceban,a főbb épületek elkészültek.

A tervek szerint az ITER körülbelül 500MWfúziós teljesítmény fenntartására lesz képes legfeljebb 400 másodpercen keresztül (a második legnagyobb eszköz, aJETvalaha volt legnagyobb teljesítménye 16 MW volt kevesebb mint 1 másodpercen át). Ezalatt körülbelül fél grammdeutérium/tríciumkeverék fúziója zajlik le a 840 m³ térfogatú reaktortartályban. Noha az ITER már képes lesz fúziós energia előállítására, ezt még nem fogják áram termelésére használni, hanem a fúziós energiatermelés kivitelezhetőségét demonstrálandó kutatóberendezés lesz. A következő, energiát már ipari szinten is előállító fúziós reaktor a 2000 MW-osDEMOlesz.

Célok és remények

A projekt hivatalosan deklarált célja, hogy „bizonyítsa a fúziós atomenergia békés felhasználásának tudományos és technikai kivitelezhetőségét”. Ezen belül számos specifikus cél van, amelyeket egy gazdaságos fúziós reaktor számára szükségesnek tartanak:

• A külső fűtéshez képest pillanatszerűen 10-szer annyi fúziós eredetűhőenergiatermelése (10-es Q érték)
• Stabil állapotú(steady state)plazma létrehozása legalább 5-ös Q értékkel
• Egy fúziós ütem fenntartása legalább 8 percig
• Begyújtani egy "égő" (önfenntartó) plazmát
• A fúziós erőművekhez szükséges technológiák kifejlesztése - aszupravezetőmágnesekés arobotikaitávfelügyelet is ide tartozik
• Tríciumtenyésztési tervek ellenőrzése
• A neutronpajzs és hő-hasznosítási technológia finomítása (a D+T fúziós reakció gyors neutronok formájában termeli a legtöbb energiát)

A reaktor működése

Adeutériumés atríciummagok egyesülése során belőlük egyhéliumatommag (alfa-részecske) és egy nagyenergiájúneutronjön létre.

${}_{1}^{2}{\mbox{H}}+{}_{1}^{3}{\mbox{H}}\rightarrow {}_{2}^{4}{\mbox{He}}+{}_{0}^{1}{\mbox{n}}+17,6{\mbox{ MeV}}$

Habár gyakorlatilag aperiódusos rendszerszinte minden,vasnálkönnyebb izotópjának fúziója energiát termel, messze a deutérium-trícium (D-T) fúzió termeli a legtöbbet és igényli egyúttal a legkevesebb befektetést. Gyakorlatilag jelenleg még a gazdaságos D-T fúzió beindításához is olyan rendkívüli technikai nehézségeket kell leküzdeni, hogy várhatóan közel 50 év fejlesztés után is csak az ITER lesz az első, erre alkalmas reaktor.

A fiatal- és középkorúcsillagokhatalmas mennyiségű, fúzió által termelt energiát sugároznak ki. Tömegarányt nézve (tömeg-energia ekvivalencia) a D-T fúzió háromszor annyi energiát termel, mint azU-235hasadása, és sok milliószor több energiát a szén- és olaj égéséhez hasonló kémiai folyamatokhoz képest. A fúziós erőmű célja az, hogy ezt az energiát villamos energiatermelés céljára hasznosítsa. (Mindezt környezetbarát és gyakorlatilag kimeríthetetlen módon: Levegőbe juttatott károsanyag kibocsátás nélkül, valamint radioaktív hulladék sem keletkezik (pontosabban kis felezési idejű és kis mennyiségű hulladék keletkezik, de ez veszélytelen és hamar veszélytelenné válik) a működés során, ellentétben a hagyományos,fissziósatomerőművekkel.) A fúziós reaktorok jóval biztonságosabbak a hagyományos atomerőműveknél, mert "veszély" esetén a reaktor önmagát állítja le, a magas hőmérséklet automatikus megszűnésével.

A fúzió aktivációs energiája nagyon magas, mert mindkét atommag egy-egyprotonttartalmaz, amelyek töltésük azonossága folytán taszítják egymást. Durva becslés szerint a magoknak körülbelül 1femtométer(1 × 10⁻¹⁵méter) közelségbe kell kerülniük az egyesüléshez, mert onnantól válik elég valószínűvé, hogy a kvantummechanikaialagúteffektussegítségével a magokat vonzóerős magerőlegyőzi azelektromágnesestaszításukat. Az ITER-ben ezt a közelséget a plazma erős felhevítésével érik el, miközben mágneses térrel összenyomják.

A magashőmérsékletteszi lehetővé, hogy a magok elégkinetikus energiávalrendelkezzenek a taszítóerő legyőzéséhez. Deutérium-trícium keverék esetén az optimális reakciósebesség 100 000 000Knagyságrendű. A plazmát ohmikus fűtéssel hevítik fel erre a hőmérsékletre, azaz áramot vezetnek át rajta. Ez a fúziós reakcióban egyébként nem résztvevő, nagy sebességű részecskék belövésével, valamint rádió- ésmikrohullámúfűtéssel egészítik ki.

Történet

Cadarache, a projekt helyszíne

Az ITER története 1985-ben kezdődött meg egyEurópai Unió,azUSA,aSzovjetunióésJapánközti együttműködés keretében. Az Európai Uniót azEURATOMképviselte. A közben megszűnt Szovjetunió helyétOroszországvette át.

Sok éves huzavona, tárgyalássorozat során idővel világossá vált, hogy a kezdeti tervek támogatás hiányában nem megvalósíthatóak. Ezért elkezdődött egy csökkentett költségvetésű ITER tervezése.

Kanadabelépett a projektbe.

1999-ben az USA - feltehetőleg anyagi okokból - kilépett a projektből. Végül bő másfél évtized után2001-re sikerült a végleges tervek kialakítása. Újabb huzavona vette kezdetét, aminek már a finanszírozás megosztása és a helyszín voltak a fő pontjai.2003-banKínais csatlakozott a projekthez. Néhány hétre rá az USA visszatért, majd pedigDél-Koreais belépett a projektbe. Kanada, feltehetőleg mivel világossá vált, hogy nincs esély rá, hogy ott épüljön fel az erőmű, kilépett.2005nyarára végül két lehetséges helyszín között kellett dönteni: a japánRokkaso-Muraés a franciaCadaracheközött. Médiavillongásokkal is tarkított küzdelem indul meg, amit végül az zárt le, hogy a japán fél különböző előnyök fejében végül is beleegyezett a francia helyszínbe. Még az év végén belépett a projektbeIndia.2006végére formálisan is létrejött a reaktor megépítésével megbízott bizottság.2007.október 24-énmegalakult az ITER szervezete. Az építési munkálatok2008őszén kezdődtek meg; az első plazmaműveletet2025decemberére várják. A projekt teljes élettartama előreláthatólag 30 év lesz, költségvetése körülbelül 10 milliárd dollár.

Annak lehetőségét, hogy az ITER mindjárt kereskedelmileg is hasznosítható energiát termeljen, elvetették. A jelenlegi elképzelések szerint2050körül várható az első ipari fúziós erőmű, aDEMOelindulása, és az ezt követő körülbelül 30 évben a fúziós energiatermelés széles körű elterjedése.

2024. július 3-án bejelentették, hogy elkészült a reaktor. Azonban még nem fogják beindítani az energiatermelést: előtte szükség van a reaktor tesztelésére, mely a tervek szerint 15 évig fog tartani. A reaktor éles működése legkorábban 2039-ben kezdődhet meg.

További információk

• A projekt hivatalos honlapja

Kapcsolódó szócikkek

• EUROfusion
• Tokamak