ИТЕР - най-амбициозният научен проект за евтина и чиста енергия

Тази сряда, 28 юли 2020 година, със сигурност ще остане историческа дата в един преломен за цялото човечество процес. ИТЕР или най-амбициозният научен проект за получаване на евтина и чиста енергия, придобива реални мащаби.

Еманюел Макрон - президент на Франция: Това е енергия, която отговаря на нуждите на населението във всички части на света, сигурна и практически безотпадна. Енергия, която отговаря на предизвикателствата на промяната в климата и запазва природните ресурси. ИТЕР доказва, че това, което обединява народите и държавите, е по-силно от онова, което ги разделя.

Не само че думите на френския президент не са пресилени, ами дори не са достатъчно силни, за да пресъздадат значението на събитието. Започна сглобяването на термоядрения реактор, който ще позволи на човечеството да възпроизведе и да контролира силите, кото захранват слънцето и далечните звезди, да се сдобие с неизчерпаем източник на безопасна и чиста енергия.

Доц. д-р Цвятко Попов - физика на плазмата, СУ: Това, което се опитваме да направим, е да запалим слънце в лабораторни условия на земята.

Инж. д-р Анна Енчева - р-л група камерни бобини, ИТЕР: И ако осъществим успешно мисията си, това би решило енергийния проблем на земята.

Българите в този проект са малко, но присъствието им е силно. ИТЕР е дело на 35 нации, историята му е доста дълга. И следва глобалните исторически събития. Като края на студената война и първите съвместни проекти между двете супер сили Америка и Съветския съюз. Въпреки че идеята за мирното използване на термоядрения синтез на Андрей Сахаров и Игор Там е от 50-те години на миналия век. За учените е пределно ясно, че това не е проект, който е по силите на една нация, пък дори и да е суперсила. И успяват да убедят Михаил Горбачов в жизнеността на подобен проект. Така се стига до Женевската конференция на суперсилите през 1985-а година, когато след дискусии между Митеран, Маргарет Тачър, Горбачов и Рейгън страните приемат тази цел.

По-късно се присъединява Китай, Южна Корея и Индия. Но стартът на проекта е обявен официално в Елисейския дворец през 2006-а година. Оттогава на територията на изследователския център Кадараш в Южна Франция, без прекъсване се строи площадката, прецизират се всички планове, изработват се елементите. Частите на реактора вече са готови и сглобяването му може да започне.

Анна Енчева: Пристигнаха две от ториодалните бобини, един сектор от вакумната камера, а също и част от топлинния щит са при нас и това ни дава възможност да почнем вече първата фаза на сглобяване и монтиране на тези компоненти.

ИТЕР не е първият термоядрен реактор. Но той трябва да е първият, който ще докаже, че може да произведе много повече енергия, отколкото се влага, за да се възбуди термоядрен синтез. В случая, ядрата на два изотопа на водорода трябва да получат достатъчна скорост, за да се слеят и да отделят неутрон с огромна енергия. Задачата е да се намери точната големина на реактора, магнитите и материалите, така че да се поддържа гореща ворододната плазма, достатъчно дълго време концентрирана, за да може да се увеличи вероятността ядрата да се сблъскват. Всички участници са сигурни, че вече са намерили точните параметри на ИТЕР.

Анна Енчева: Целта е да произведе 10 пъти повече енергия от тази, която вкарваме.

Цвятко Попов: Разковничето е първо в големия размер и второ, в подбиране от другите екстраполация на научните резултати

В по-големия обем просто ще може да се осъществи по-добро удържане на плазмата, в централната област.

След десетилетия безспирни опити да се намери най-ефективният вариант, минавайки през няколко експериментални реактора, в крайна сметка учените сега, стигат до дизайна, предложен от първите екипи, само въз основа на изчисленията им. Постижение, което изглежда заслужава възхищението на последното поколение физици и инженери.

Анна Енчева: За това време, с липсата на много компютърни средства, които имаме сега, за анализи, за изчисляване и чертежи, с които те не са разполагали и въпреки това са стигнали до един доста добър дизайн, който ние финализираме сега.

Изграждането на реактора сега е като сглобяването на гигантски 3Д пъзел. Огромните му части започнаха вече да пристигат от всички краища на света в точно определена последователност и времеви график. Франция е само домакин на ИТЕР, частите му се произвеждат в различни държави. Напасването им ще е изключително предизвикателство.

Анна Енчева: Примерно да вземем вакумната камера, която се състои от 9 сектора, една част от тези сектори се произвежда в Корея, друга част се произвежда в Италия, след като тези отделни части се прилагат, и започнат да пристигат и да бъдат сглобявани и напасвани в някои случаи плюс-минус 3-5 милиметра допуски, това е едно от големите предизвикателства, които ще срещнем при монтажа на компонентите.

Анна Енчева, българката от Казанлък, ръководи екипа, който трябва да сглоби един от най-важните компоненти. Това са магнитите, или бобини от медни проводници, които се намират в самия реактор.

Анна Енчева : Те са много критични за функцията на самите реактори, защото без тях не може да протече нормално процесът. Едната серия от бобини стабилизират плазмата във вертикално положение, т.е. отгоре и отдолу, а другите подпомагат чрез магнитното поле, което създават, да отблъскват плазмата от стените на реактора. Предизвикателствата са много и най-вече са свързани с това, че ние трябва да конструираме и да направим дизайн, който да може да просъществува за целия живот на машината, който е 20 години. Тъй като тези бобини не се подменят. Първо това е чист мед и после изолаторът, който се използва при тези вид бобини, е много специален, той е от магнезиев оксид и той се използва, тъй като е един от малкото изолатори познати или съществуващи на земята, които могат да издържат на такива високи топлинни натоварвания.

Друга група българи участват активно в научните разработки и изчисления.

Цвятко Попов: Това, с което аз се занимавам конкретно и моята група, е диагностика на плазмата близо до стената с людмирови сонди и вадим информация за разпределението на частиците по енергии, най-общо казано, в пристенния слой, тъй като там е много важно плазмата би трябвало да се удържа в центъра на Токамака.

По план график ИТЕР трябва да произведе първата плазма след 5 години. Калибрирането и адаптирането на всичките му параметри, за да произведе икономически изгодна енергия, също ще отнеме години. Но и целта му все още е експериментална, трябва да зададе параметрите на бъдещите централи от нов тип. Изключително скъп проект, в който ЕС участва с 45 процента, останалите Китай, Индия, Япония, Корея, Русия и САЩ са с равен дял, или 9 процента. Но всички са убедени, че инвестициите им ще се върнат многократно, стигайки до производството на евтина енергия.

Цвятко Попов: Горивото на ИТЕР е деутерий и тритий, деутерий го има макар и в малки проценти в океаните и моретата, така че с електролиза се отделя, а пък другият компонент от горивото е тритий, който го няма в природата, но една от задачите на ИТЕР е да покаже как тритий се възпроизвежда в обвивката на реактора.

Освен това отпадният продукт при термоядрения процес е хелий, инертен или стабилен газ, който не е радиоактивен. А при авария, най-много да се стигне до охлаждане на реактора и плазмата до водородни атоми. Освен това, покрай реализацията на проекта ускорено се развиват много нови технологии, които могат да намерят приложение в други области.

Анна Енчева - Това, което ми хрумва, примерно, е, суперпроводниците, които ние използваме за двата вида бобини, извън вакуумната камера, те са направени от ниобий и калай, ниобий и титан, това са така специфични елементи, които по определен начин произведени водят до супер проводимост. Биха намерили приложения в компютърните или информационните, електронните технологии.

Затова началото е историческо по пътя към една по-чиста планета. И освен за неизчерпаема и евтина енергия, дава надежда и за това, че светът може да работи като едно цяло, в името на тази цел.