Oficjalne logo programu ITER.

Model przedstawiający przekrój komory próżniowej ITERa.

ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor) - dosł. Międzynarodowy Eksperymentalny Reaktor Termonuklearny - reaktor termonuklearny, jak również międzynarodowy program badawczy z nim związany, którego celem jest zbadanie możliwości produkowania na wielką skalę energii z kontrolowanej fuzji jądrowej. Głównym zadaniem jest budowa wielkiego tokamaka, wzorowanego na wcześniej budowanych mniejszych DIII-D, TFTR, JET, JT-60 i T-15. Program jest przewidywany na 30 lat (10 lat budowy i 20 lat pracy reaktora), i ma kosztować w przybliżeniu 10 miliardów €. Tym samym jest to drugi najdroższy na świecie program badawczy, tańszy jedynie od Międzynarodowej Stacji Kosmicznej. Według decyzji z dnia 28 czerwca 2005 tokamak powstanie w Cadarache w pobliżu Marsylii, na południu Francji. W projekcie uczestniczą finansowo i naukowo: Unia Europejska, Japonia, Rosja, Stany Zjednoczone, Chiny (od 2003), Korea Południowa (od 2003) i Indie (od 2005). Przed przystąpieniem do programu Indii zakładano, że Unia Europejska pokryje 50% kosztów jego budowy, a pozostałe strony po 10% każda w formie komponentów.

Pierwszy zapłon przewidywany jest na rok 2019. Według projektów ITER ma każdorazowo podtrzymywać reakcję fuzyjną przez około 1000 sekund, osiągając moc 500-1100 MW. Dla porównania JET utrzymuje reakcję przez mniej niż sekundę i uzyskuje moc 16 MW. Energia w tym reaktorze będzie wydzielać się w postaci ciepła, nie jest przewidywane przetwarzanie jej na energię elektryczną. Na bazie ITER ma powstać przyszła generacja reaktorów fuzyjnych, mogących produkować 3000–4000 MW mocy.

Przeprowadzana reakcja

Pojedyncza reakcja fuzji deuteru i trytu, w której powstaje hel, neutron i wydzielana jest energia 17.6 MeV

W wyniku fuzji jądra deuteru z jądrem trytu powstaje jedno jądro helu (cząstka alfa) i wysokoenergetyczny neutron.

Z energetycznego punktu widzenia paliwem dla fuzji mogą być różne jądra atomowe o małej liczbie atomowej, ale deuter i tryt najłatwiej wchodzą w taką reakcję, a przez to wymagają najmniejszej temperatury.

W przeliczeniu na masę paliwa, reakcja deuter-tryt jest mniej więcej trzykrotnie efektywniejsza niż rozszczepienie uranu-235, a miliony razy efektywniejsza niż reakcje chemiczne. Zachodzi jednak jedynie w bardzo szczególnych warunkach. Szacuje się, że jądra atomowe muszą się zbliżyć na odległość rzędu 10 metra, gdzie zaczynają działać oddziaływania silne. Z powodu wzajemnego odpychania elektrostatycznego, spowodowanie zbliżenia jąder na taką odległość wskutek ruchów termicznych wymagałoby temperatury około 10 K. Taka temperatura nie występuje nawet we wnętrzu gwiazd zbliżonych do Słońca – tam fuzja zachodzi dzięki tunelowaniu. Jest to proces bardzo powolny: z jednej strony dzięki temu gwiazdy świecą przez miliardy lat, z drugiej strony nawet w samym centrum Słońca, gdzie temperatura przekracza 15 milionów K, każdy metr sześcienny emituje zaledwie 276,5 wata mocy. W tokamaku potrzebna jest znacznie większa wydajność reakcji. Próbuje się ją uzyskać przez wyższą temperaturę i silne pole magnetyczne.

Plazma w tokamaku jest podgrzewana przez przepuszczanie przez nią prądu o dużej gęstości natężenia oraz podgrzewanie mikrofalami. Docelowa temperatura ma sięgać 100 milionów K. W takiej temperaturze cząstki mają dużą prędkość i mogą łatwo wydostać się z reaktora, unosząc energię. Aby reaktor mógł działać, konieczne jest jak najdłuższe utrzymywanie plazmy ściśniętej w małej objętości. Uzyskuje się to przez używanie pułapek magnetycznych. Naładowana cząstka w polu magnetycznym, porusza się wzdłuż linii pola magnetycznego lub krąży wokół niej. Jeśli linie mają kształt okręgów to cząstka jest uwięziona. Z tego wynika toroidalny kształt tokamaków.

Tokamak musi dodatkowo zapewniać próżnię wokół plazmy (aby nie tracić energii na podgrzewanie otoczenia), oraz ochronę środowiska zewnętrznego przed silnym promieniowaniem neutronowym. Neutrony są pozbawione ładunku, więc pole magnetyczne nie ogranicza ich ruchu, wydostają się z pułapki magnetycznej, zabierając ze sobą energię. Dla ich absorbowania za wewnętrzną osłoną tokamaka umieszczonych jest wiele modułów konstrukcyjnych, przy okazji produkujących tryt z bombardowanego neutronami litu. Moduły te oddają ciepło chłodziwu, które z kolei może napędzać turbiny (w ITER nie jest to przewidywane, gdyż jest to program czysto naukowy).