Moskva lähedale rajatakse katseline termotuumareaktor

[alter]

Massachusettsi tehnikaülikooli (MIT) poolt juhitud Ignitor-reaktoris projektist võib sündida esimene termotuumareaktor, mis ületab kriitilise plasma süütepunkti.

Venemaa ja Itaalia on sõlminud koostöö lepingu Moskva lähedale uue termotuumareaktori ehitamiseks. Ignitorist võib saada esimene reaktor, mis saavutab süütepunkti, kus termotuumareaktsioon muutub isemajandavaks, selle asemel, et reaktsiooni käigus hoidmiseks väljast poolt pidevalt uut energiat nõuda. Reaktori disainis MIT füüsikaprofessor Bruno Coppi, kes on ka uue projekti peamine ülevaataja, vahendab Fyysika.ee.

Uue reaktori kontseptsioon põhineb kümneid aastaid kestnud MIT Alactor’i termotuumaalasel uurimisprogrammil. Praegu hoiab Massachusettsi tehnikaülikooli prototüüpreaktor Alactor C-mod maailmarekordit nii magnetvälja tugevuses kui ka suurima plasma surve alal, mis on termotuumareaktsiooni saavutamiseks kaks tähtsaimat näitajat.

Kõigi termotuumareaktsiooni eksperimentide põhikomponentideks on plasma — kuum gaas, mis koosneb laetud osakestest nagu aatomituumad ja elektronid. Reaktoriteks surutakse harilikult vesiniku isotoobid deuteerium ja triitium nii tihedalt kokku, et tuumajõud ületavad elektromagnetilised tõukejõud. Tuumade ühinemisel vabaneb tohutult palju energiat, mis muutub peamiselt vabanevate neutronite kineetiliseks energiaks.

Ignitor oleks umbes kaks korda suurem kui Alactor C-Mod — sõõrikukujulise süütekambri läbimõõt oleks 1,3 meetrit ning oleks isegi tugevama magnetväljaga kui praegune prototüüpreaktor. Kuna uus reaktor on siiski ligikaudu viis korda väiksem kui Prantsusmaale ehitatav ITER, on see ka tunduvalt odavam. Kuigi algselt plaaniti ITER-reaktori abil süütepunktini jõuda, siis nüüd see enam peamise eesmärgina kirjas ei ole.

Ignitor-reaktori ehitamine võtab Coppi sõnul aega vaid paar aastat. Aastatepikkuse uurimistöö alusel on välja selgitatud ka eriti efektiivne faktorite kombinatsioon, mida on ka teiste katsereaktorite eksperimentides kinnitust leidnud. Coppi loodab, et need omadused säilivad ka suuremas mastaabis ning uus reaktor on võimeline tekitama suurimat plasmavoolu tihedust, mis eales tekitatud.

Projekti ülesannete jaotamise üle hakkab lisaks MIT professorile otsustama ka veel Itaalia teadusuuringute minister ning Moskva Kurchatovi instituudi president Evgeni Velikhov. Praeguseks on selge, et masina sisemus ehitatakse Itaalias ning paigaldatakse Troitskisse, instituudi praeguse Trinity reaktori lähedusse. Velikhov esindab muuhulgas Venemaad ka ITERi nõukogus.

Kuigi praeguseks on termotuumareaktorite kuvandiks ja põhieesmärgiks saanud maailma vabastamine kasvuhoonegaasidest, oli algsete reaktorite eesmärk pigem tähtedes toimuvate protsesside uurimine. Esimene Alcatori reaktor ehitati 1970. aastatel tähtede röntgenkiirte simuleerimiseks. Kuna tähed koosnevad ise plasma ning saavad energiat termotuumasünteesist oli ainus võimalus uurida nende käitumist aatomitasandil just läbi katseliste termotuumareaktorite. Kui aga reaktor ükskord tööle hakkas, leidsid teadlased, et loodud plasmal on ebatavalised omadused. Coppi arvas end nägevat ühte võimalust kaua otsitud jätkusuutliku termotuumasünteesi tekitamiseks.

“Ignitori kogu mõte on uurida, kuidas põlev plasma käitub ning kas see tekitab soovitud või ebasoovitava tulemuse. Mitte keegi ei tea päris täpselt, kuidas see tööle hakkab ning see ongi ju kogu eksperimendi mõte,” ütles Roscoe White, Princetoni plasmafüüsika laboratooriumi. Kuigi praegu jääb tulemusi varjutama saladuseloor , on White arvates tähtis seda projekti lisaks kõigile teistele siiski läbi viia. Samuti on ta kindel, et praeguse aja teadmistega on väga riskantne keskenduda vaid ühte tüüpi reaktori arendamisele.

“ITERi, ainsa põleva plasma eksperimendi, valmimine on kümnendite kaugusel. Eksperimentaalsed andmed põlevast plasmast on seega väga teretulnud ning võiksid viia praktilise termotuumaenergia kasutuselevõtuni,” ütles White. Ignitor võib viia ka kompaktsemate ja ökonoomsemate reaktorite väljatöötamiseni. Planeeritavast reaktorist ning ka juba valmis olevate katselistest termotuumareaktoritest saadavad andmed võivad White arvates viia palju elegantsema lahenduseni, kui seda ITER praegu on.

Coppi jääb aga huvitatuks tulemustest, mida uus reaktor fundamentaal füüsikale pakkuda võib. Tsiteerides MIT füüsikut ja instituudi professorit Bruno Rossit·: “Ükskõik, mis eksperimenti sa tundmatul alal teed, leiad sa alati midagi uut.” Samuti usub Coppi, et masinal on astrofüüsikale suur mõju.

http://forte.delfi.ee/news/teadus/moskva-lahedale-rajatakse-katseline-termotuumareaktor.d?id=31043007