Tokamak - Polski Serwis Naukowy

Tokamak KSTAR w Korei

Tokamak (Toroidalnaja Kamiera s Magnitnymi Katuszkami, ros. ТОроидальная КАмера с МАгнитными Катушками – toroidalna komora z cewką magnetyczną) – urządzenie do przeprowadzania kontrolowanej reakcji termojądrowej. Główna komora ma kształt torusa. Dzięki elektromagnesom tworzony jest pierścień plazmy. Komora wypełniona jest zjonizowanym gazem (deuterem albo deuterem i trytem). Zmienne pole magnetyczne pochodzące z transformatora indukuje prąd elektryczny w pierścieniu gazu. Prąd ten powoduje wyładowania w gazie. Zachodzi jeszcze większa jego jonizacja i ogrzewanie. W końcu tworzy się gorąca plazma. Gorąca plazma jest utrzymywana w zwartym słupie wewnątrz pierścienia dzięki silnemu polu magnetycznemu.

Igor Jewgeniewicz Tamm (ros. И́горь Евге́ньевич Та́мм, ur. 8 lipca 1895 we Władywostoku, zm. 12 kwietnia 1971 w Moskwie) - rosyjski fizyk teoretyk, laureat Nagrody Nobla z dziedziny fizyki w roku 1958 za odkrycie i interpretację promieniowania Czerenkowa.

ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor) (łac. droga) – międzynarodowy projekt badawczy, którego celem jest zbadanie możliwości produkowania na wielką skalę energii z fuzji jądrowej. Głównym zadaniem jest budowa wielkiego tokamaka, wzorowanego na wcześniej budowanych mniejszych DIII-D, TFTR, JET, JT-60 i T-15. Projekt 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 projekt 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 projektu Indii zakładano, że Unia Europejska pokryje 50% kosztów jego budowy, a pozostałe strony po 10% każda w formie komponentów.

Historia

Koncepcję tokamaka stworzyli w 1950 Igor J. Tamm i Andriej D. Sacharow. W 1956 w Instytucie Energii Atomowej w Moskwie powstało pierwsze urządzenie tego typu. Prace prowadzone były pod kierownictwem profesora Lwa Arcymowicza. Obecnie pracująca wersja o symbolu T-10 została uruchomiona w 1975.

Andriej Dmitrijewicz Sacharow (ros. Андрей Дмитриевич Сахаров, ur. 21 maja 1921 w Moskwie, zm. 14 grudnia 1989 tamże) – radziecki fizyk jądrowy, twórca m.in. teorii indukowanej grawitacji, działacz polityczny, laureat pokojowej nagrody Nobla. Członek Rosyjskiej Akademii Nauk.

Plazma – zjonizowana materia o stanie skupienia przypominającym gaz, złożona zarówno z cząstek naładowanych elektrycznie, jak i obojętnych. Mimo że plazma zawiera swobodne cząstki naładowane, to w skali makroskopowej jest elektrycznie obojętna.

W Wielkiej Brytanii istnieje potężny tokamak JET, a we Francji budowany jest, we współpracy międzynarodowej tokamak ITER.

Krytyka

W ciągu ostatnich lat coraz częściej wskazuje się na istnienie bardziej obiecujących koncepcji dla przeprowadzania kontrolowanej reakcji termojądrowej . Najczęściej wymieniany jest opracowywany obecnie reaktor typu polywell. Testowa wersja reaktora typu polywell (model WB-7), której konstrukcja kosztowała poniżej 2 milionów dolarów i była rozpoczęta w sierpniu 2007, osiągnęła pierwszą plazmę w styczniu 2008. Ten etap zaawansowania w przypadku projektu ITER planowany jest dopiero na rok 2016, a koszt konstrukcji reaktora jest znacznie większy (około 5 miliardów dolarów w sumie na budowę i przeprowadzenie badań na przestrzeni 30 lat).

Kontrolowana synteza termojądrowa - reakcja termojądrowa, która miałaby podlegać kontrolowanemu przebiegowi. Główną motywacją kontrolowania syntezy termojądrowej jest wykorzystanie jej jako źródła energii.

Elektromagnes – urządzenie wytwarzające pole magnetyczne w wyniku przepływu przez nie prądu elektrycznego. Zbudowany jest z cewki nawiniętej zazwyczaj na rdzeniu ferromagnetycznym, o otwartym obwodzie magnetycznym, zwiększającym natężenie pola magnetycznego w części otoczenia zwojnicy. Pole magnetyczne wytwarzane przez elektromagnes wzrasta przy wzroście natężenia prądu elektrycznego płynącego przez cewkę. Pole magnetyczne zanika, gdy prąd przestaje płynąć.

Fizyk plazmy Nicholas Krall powiedział "wydaliśmy 15 miliardów dolarów na badania tokamaków i dowiedzieliśmy się, że są do niczego".

Zobacz też

National Ignition Facility

Przypisy

GL Kulcinski, JF Santarius: New Horizons for Fusion–Advanced Fuels for the 21st Century (ang.). [dostęp 8 września 2008].
G.H. Miley, R. Burton, J. Javedani, Y. Yamamoto, A. Satsangi, Y. Gu, P. Heck, R. Nebel, N. Schulze, J. Christensen, D. Strellis, J. DeMora, S. Cooper, A. Ochoa, J. Fluhrer: NASA-TM-I09228 INERTIAL ELECTROSTATIC CONFINEMENT AS A POWER SOURCE FOR ELECTRIC PROPULSION (ang.). [dostęp 8 września 2008].
M. Simon: ITER Budget Cut (ang.). [dostęp 4 września 2008].