Prístup Spojeného kráľovstva k výrobe energie z jadrovej syntézy nadobudol formu s ohlásením programu STEP (Spherical Tokamak for Energy Production) v roku 2019. Jeho prvá fáza (2019 – 2024) sa skončila vydaním koncepčného návrhu integrovaného prototypu fúznej elektrárne. Bude založený na použití magnetického poľa na obmedzenie plazmy pomocou stroja na tokamak, avšak britský STEP bude používať guľový tokamak namiesto tradičného tokamaku v tvare šišky používaného v ITER. Predpokladá sa, že sférický tokamak má niekoľko výhod. Závod bude postavený v Nottinghamshire a očakáva sa, že bude uvedený do prevádzky začiatkom 2040. rokov XNUMX. storočia.
Potreba spoľahlivého zdroja čistej energie na uspokojenie rastúceho dopytu po energii rastúcej populácie a svetovej ekonomiky, ktorá by mohla rýchlo pomôcť čeliť výzvam (vyčerpateľné fosílne palivá, emisie uhlíka a zmena klímy, environmentálne riziká spojené s jadrovými štiepnymi reaktormi a chudoba). škálovateľnosť obnoviteľných zdrojov) nebola nikdy pociťovaná tak intenzívne ako v súčasnosti.
V prírode jadrová fúzia poháňa hviezdy vrátane nášho Slnka, ktoré sa odohrávajú v jadre hviezd, kde prevládajú podmienky fúzie (t. j. extrémne vysoká teplota v rozmedzí stoviek miliónov stupňov Celzia a tlak). Schopnosť vytvárať podmienky kontrolovanej fúzie na Zemi je kľúčom k neobmedzenej čistej energii. To zahŕňa vybudovanie fúzneho prostredia s veľmi vysokou teplotou na vyvolanie vysokoenergetických zrážok, ktoré má dostatočnú hustotu plazmy na zvýšenie pravdepodobnosti kolízií a ktoré by mohlo obmedziť plazmu na dostatočnú dobu, aby sa umožnila fúzia. Je zrejmé, že kľúčovou požiadavkou na komerčné využitie energie jadrovej syntézy je infraštruktúra a technológia na obmedzenie a kontrolu prehriatej plazmy. Na celom svete sa skúmajú a používajú rôzne prístupy na zadržiavanie plazmy smerom ku komerčnej realizácii energie jadrovej syntézy.
Inertial Confinement Fusion (ICF)
Pri inerciálnom fúznom prístupe sa fúzne podmienky vytvárajú rýchlym stlačením a ohrevom malého množstva fúzneho paliva. National Ignition Facility (NIF) v Národnom laboratóriu Lawrence Livermore (LLNL) používa laserom poháňanú techniku implozie na implodovanie kapsúl naplnených deutériovo-tríciovým palivom pomocou vysokoenergetických laserových lúčov. NIF dosiahol fúzne zapálenie prvýkrát v decembri 2022. Následne bolo fúzne zapálenie demonštrované pri troch príležitostiach v roku 2023, čo potvrdilo preukázanie koncepcie, že riadenú jadrovú fúziu možno využiť na uspokojenie energetických potrieb.
Magnetické obmedzenie plazmového prístupu
Použitie magnetov na obmedzenie a kontrolu plazmy pre fúziu sa skúša na mnohých miestach. IITER, najambicióznejšia spolupráca 35 krajín v oblasti energie jadrovej syntézy so sídlom v St. Paul-lez-Durance v južnom Francúzsku využíva prstencový torus (alebo prstencové magnetické zariadenie) nazývané tokamak, ktorý je navrhnutý tak, aby zadržiaval palivo z jadrovej syntézy na dlhé obdobia pri dostatočne vysokých teplotách. aby došlo k fúznemu zapáleniu. Tokamaky, popredná koncepcia zadržiavania plazmy pre fúzne elektrárne, môžu udržiavať fúznu reakciu v chode, pokiaľ je plazma stabilná. Tokamak ITER bude najväčší na svete.
Britský fúzny program STEP (guľový tokamak na výrobu energie):
Podobne ako ITER, aj fúzny program STEP Spojeného kráľovstva je založený na magnetickom obmedzení plazmy pomocou tokamaku. Tokamak programu STEP však bude mať guľovitý tvar (namiesto šišky ITER). Sférický tokamak je kompaktný, nákladovo efektívny a možno ho ľahšie škálovať.
Program STEP bol ohlásený v roku 2019. Jeho prvá fáza (2019 – 2024) sa skončila vydaním koncepčného návrhu prototypu integrovanej fúznej elektrárne.
Tematické vydanie Philosophical Transactions A of Royal Society s názvom „Dodávanie energie jadrovej syntézy – sférický tokamak na výrobu energie (STEP)“ obsahujúce 15 recenzovaných dokumentov, ktoré boli publikované 26. augusta 2024, ktoré podrobne opisujú technický pokrok programu na navrhnutie a výstavbu prvého prototypu britského závodu na výrobu elektriny z jadrovej syntézy. Dokumenty zachytávajú úplný prehľad požadovaných dizajnových a náčrtových technológií a ich integráciu do prototypového závodu začiatkom 2040. rokov XNUMX. storočia.
Cieľom programu STEP je pripraviť pôdu pre komerčnú životaschopnosť jadrovej syntézy demonštrovaním čistej energie, palivovej sebestačnosti a životaschopnej cesty k údržbe elektrárne. Ide o holistický prístup k dodaniu plne funkčného prototypového závodu, ktorý berie do úvahy aj vyradenie z prevádzky ako súčasť návrhu.
***
Referencie:
- vláda Spojeného kráľovstva. Tlačová správa – Spojené kráľovstvo je svetovým lídrom v dizajne fúznych elektrární. Publikované 03. septembra 2024. Dostupné na https://www.gov.uk/government/news/uk-leading-the-world-in-fusion-powerplant-design
- „Dodávanie energie jadrovej syntézy – sférický tokamak na výrobu energie (STEP). Tematické vydanie Kráľovskej spoločnosti Philosophical Transactions A,. Všetkých 15 recenzovaných článkov v tematickom čísle uverejnených 26. augusta 2024. Dostupné na https://royalsocietypublishing.org/toc/rsta/2024/382/2280
- Britskí vedci odhaľujú letmý pohľad na návrhy novej jadrovej elektrárne. Veda. 4. septembra 2024. DOI: https://doi.org/10.1126/science.zvexp8a
***
Súvisiace články
- Hnedí trpaslíci (BD): Teleskop Jamesa Webba identifikuje najmenší objekt vytvorený spôsobom podobným hviezde (5 január 2024)
- „Fusion Ignition“ demonštroval štvrtýkrát v Lawrence Laboratory (20 December 2023)
- Fusion Ignition sa stáva realitou; Energy Breakeven dosiahnuté v Lawrence Laboratory (15 December 2022)
***
 programme in 2019. Its first phase (2019-2024) has come to an end with the release of a concept design for the integrated fusion prototype powerplant. It will be based on use of magnetic field for confining plasma using tokamak machine however UK’s STEP will use a spherical tokamak instead of traditional doughnut shaped tokamak being used at ITER. A spherical tokamak is thought to have several advantages. The plant will be built in Nottinghamshire and is expected to be operational in the early 2040s.){kind=link}