Zbudowali magnes tak silny, że może podnieść lotniskowiec. Ma zapewnić tanią energię

20250513 AD.

Wyobraź sobie magnes tak potężny, że mógłby podnieść lotniskowiec. Teraz wyobraź sobie, że ten sam magnes stanie się sercem największego eksperymentu energetycznego w historii ludzkości — projektu, który może raz na zawsze zmienić sposób, w jaki zasilamy naszą cywilizację. Oto ITER.

ITER, międzynarodowy projekt budowy elektrowni termojądrowej w południowej Francji, osiągnął właśnie symboliczny kamień milowy. Zakończono produkcję i dostawy wszystkich elementów najpotężniejszego nadprzewodzącego układu elektromagnesów impulsowych na świecie. W jego centrum znajduje się prawdziwy gigant — Central Solenoid, czyli centralny elektromagnes, który po złożeniu osiągnie siłę zdolną do uniesienia lotniskowca ważącego 100 tys. t.

Słońce w pudełku
Celem ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor) jest coś, o czym ludzkość marzy od dekad – ujarzmienie energii gwiazd i zamknięcie jej w bezpiecznej, kontrolowanej formie na Ziemi. Chodzi o fuzję jądrową, proces, który zasila nasze Słońce.

W przeciwieństwie do energii jądrowej znanej z elektrowni atomowych fuzja nie produkuje radioaktywnych odpadów, nie grozi katastrofą jak w Czarnobylu i wykorzystuje paliwo, które można pozyskać z wody morskiej.

Ale żeby fuzja zadziałała, trzeba stworzyć warunki ekstremalne — temperatury sięgające 150 mln stopni Celsjusza i plazmę, którą trzeba utrzymać w stabilnym stanie przez odpowiednio długi czas. Do tego właśnie potrzebny jest ten gigantyczny układ magnesów.


Budowa reaktora ITER.

Najważniejszy z nich, Central Solenoid, został zbudowany i przetestowany w Stanach Zjednoczonych. Składa się z sześciu modułów, z których każdy waży około 110 t. W sumie, po złożeniu, magnes będzie mierzył 18 m wysokości i ważył ponad 1000 t. Siła pola magnetycznego, jaką wytworzy to 13 Tesli (280 000 razy silniejsza niż pole magnetyczne Ziemi)

Cały system impulsowych elektromagnesów ITER — w tym pierścieniowe magnesy Poloidal Field dostarczone przez Rosję, Europę i Chiny — ważyć będzie niemal 3000 t.

To właśnie te potężne nadprzewodzące magnesy będą trzymać plazmę w ryzach wewnątrz głównej komory reaktora, w tokamaku, który przypomina olbrzymiego, stalowego pączka z dziurką. Energia do magnesów jest dostarczana impulsowo, a ich chłodzenie wymaga temperatur bliskich zera absolutnego – ok. -269 stopni C.



Na zdjęciu: Central Solenoid, centralny elektromagnes, szósty moduł. Ten 110-tonowy nadprzewodzący magnes będzie szóstym i ostatnim modułem ułożonym w stos, tworząc przypominający wieżę centralny solenoid. Fot.: General Atomics

Rekord sztucznego słońca pobity. Te 22 minuty mogą zmienić świat

Koreańskie sztuczne słońce rozgrzane do temperatury większej niż jądro Słońca

10 razy więcej energii, niż wkładamy:

To, co wyróżnia ITER, to nie tylko jego skala i ambicje, ale również konkretne liczby. W pełni operacyjny reaktor ma dostarczać 500 megawatów energii termicznej, przy zaledwie 50 megawatach mocy wejściowej. To oznacza dziesięciokrotne przebicie energetyczne — coś, czego jeszcze nigdy nie udało się osiągnąć na taką skalę.

Taki wynik oznacza, że fuzja zaczyna się w pewnym momencie „sama napędzać” — plazma staje się tzw. „plazmą spalającą” (burning plasma), w której proces zachodzi już bez ciągłego podgrzewania z zewnątrz.

Ilustracja przedstawia przekrój przez reaktor ITER.

Budowa idzie szybciej, niż planowano
W kwietniu 2025 r. do tokamaka ITER wstawiono pierwszy pełny moduł tzw. „vacuum vessel sector” — jednej z najważniejszych części reaktora. Zrobiono to trzy tygodnie przed harmonogramem. To imponujący wynik, biorąc pod uwagę, że nad projektem pracują tysiące inżynierów, naukowców i techników z ponad 30 krajów, a komponenty są produkowane w setkach fabryk na trzech kontynentach.

Mimo różnych politycznych zawirowań — wojny, sankcje, zmiany rządów — współpraca trwa. Wśród głównych partnerów znajdują się Chiny, Indie, Japonia, Korea Południowa, Rosja, Stany Zjednoczone i Unia Europejska.

Jak mówi Pietro Barabaschi, dyrektor generalny ITER: To nie tylko projekt naukowy. To dowód na to, że jako ludzkość możemy współpracować ponad podziałami, kiedy stawką jest przetrwanie naszej planety.

Reakcja termojądrowa, czyli ujarzmić Słońce
Reakcja termojądrowa (zwana też fuzją jądrową) to proces, w którym dwa lekkie jądra atomowe — najczęściej izotopy wodoru, czyli deuter i tryt — łączą się ze sobą, tworząc jedno cięższe jądro (np. helu) i uwalniając przy tym ogromne ilości energii.

To właśnie ten mechanizm napędza Słońce i inne gwiazdy — w ich wnętrzach, pod olbrzymim ciśnieniem i w temperaturach sięgających milionów stopni, zachodzi ciągła fuzja jądrowa. Kluczem do tego zjawiska jest fakt, że część masy łączących się jąder przekształca się w energię, zgodnie ze słynnym wzorem Einsteina: E=mc².

W energetyce próbujemy odtworzyć ten proces na Ziemi — bez potrzeby grawitacji jak w gwiazdach, ale za pomocą bardzo wysokiej temperatury i pola magnetycznego. W reaktorach termojądrowych takich jak tokamak (np. ITER), paliwo w postaci deuteru i trytu jest podgrzewane do temperatur rzędu 150 mln stopni Celsjusza.

W tych warunkach powstaje plazma — czwarty stan skupienia materii, w którym cząstki mają tyle energii, że mogą pokonać siły odpychające się między jądrami atomów i połączyć się w reakcję fuzji.

Największą zaletą fuzji jądrowej w energetyce jest to, że jest bezpieczna, czysta i potencjalnie niemal niewyczerpalna. Reakcja nie emituje dwutlenku węgla ani innych gazów cieplarnianych, nie grozi katastrofą typu Czarnobyl, a paliwo do niej można pozyskiwać z wody morskiej i litu. Jeśli uda się ją opanować technologicznie na skalę przemysłową, może to być przełom, który zapewni ludzkości tanią i zrównoważoną energię na pokolenia.

Energia przyszłości — bez kompromisów
Jeśli ITER się powiedzie, będzie to nie tylko technologiczny triumf, ale też ogromna nadzieja dla świata stojącego przed kryzysem klimatycznym. Fuzja jądrowa może stać się źródłem taniej, czystej i praktycznie niewyczerpalnej energii — bez emisji CO2, bez zanieczyszczeń, bez ryzyka katastrofy.

I chociaż ITER nie będzie jeszcze komercyjną elektrownią (jego celem jest pokazanie, że technologia działa), to dane i doświadczenie zdobyte przy jego budowie pozwolą stworzyć kolejne pokolenie reaktorów — już produkcyjnych, zasilających miasta i kraje.