Jednym z najważniejszych problemów z jakimi borykamy się w przypadku zmian klimatycznych jest kwestia energii. Pomimo, że powoli rośnie świadomość społeczeństwa, a także coraz bardziej wzrasta udziału energii odnawialnej w produkcji, to wciąż duże znaczenie mają szkodzące środowisku paliwa kopalne. Co zrobić, aby w pełni je zastąpić? Czy mamy alternatywę? I czym jest tokamak?
Czym jest tokamak i jak działa?
Naukowcy od lat starają się znaleźć najbardziej optymalne rozwiązanie kwestii energetycznych. Jednym z pomysłów, który odmienić może przyszłość jest tokamak.
Jest to specjalne urządzenie, które pozwala na kontrolowaną reakcję termojądrową. Tokamak w przyszłości może stać się podstawą do stworzenia reaktora termojądrowego, a w konsekwencji pozwoli wytwarzać tani, ekologiczny i bezpieczny prąd.
Przyglądając się bliżej konstrukcji możemy opisać zachodzące w niej procesy jako działanie elektromagnesów ciśnienia oraz ekstremalnego ciepła – nawet dochodzącego do 300mln stopni. Wytwarzane przy ich udziale pierścienie plazmy oraz powstała energia wytwarzana przez fuzję atomów jest pochłaniana przez ściany maszyny.
Mówiąc o wynalazku możemy spotkać się także z nazwą „małe Słońce”, z tego względu, że w środku maszyny zachodzą identyczne procesy jak na jego powierzchni.
Dla przyszłości czystej energii
Pomimo, że sam wynalazek nie jest nowinką – pierwsze urządzenia tego typu zbudowano w latach 50. XX w. – to nadal trwają badania i prace nad uzyskaniem nowego rodzaju energii. By w tokamaku zachodził pożądany proces fuzji, konieczne są zawrotne temperatury plazmy, w zakresie 100–150 mln st. C. Uzyskaną plazmę trzeba okiełznać za pomocą silnego pola magnetycznego, tak by nie dotknęła ścian reaktora, bo to doprowadziłoby do jego uszkodzenia. Obecny problem polega na tym, że gorąca plazma ma tendencję do rozszerzania się. Do jej stabilizacji potrzeba potężnego elektromagnesu.
Kolejnym wyzwaniem jest również prowadzenie reakcji przez dłuższy czas oraz otrzymanie dodatniego bilansu energetycznego.
I co dalej?
Prace nad tego rodzaju energią do wykorzystania na szeroką skalę potrwają jeszcze wiele lat, jednak ostatnie lata przyniosły wiele sukcesów. Swoje osiągnięcia ma pod tym względem np. koreański tokamak. W 2018 r. udało się w nim wytworzyć plazmę o temperaturze 100 mln st. C i utrzymać ją przez 1,5 s.
W 2021 roku Francuzom udało się stworzyć pierwszy reaktor fuzyjny bez magnesów, co może się w przyszłości wiązać z rezygnacją z bardzo drogich i problematycznych urządzeń. Również w tym roku Rada Unii Europejskiej zatwierdziła 5,61 mld euro na rozwój kolejnego z projektów.
Aktualnie urządzenia tego rodzaju wykorzystywane są także przez Wielką Brytanię czy Chiny, a rozwojem technologii interesują się coraz częściej również tacy giganci jak np. Google czy Chevron.