Vanemad füüsikud mäletavad, et ITER-i või selle sarnase võimsusega termotuumareaktori ehitamine on olnud alati 20 aasta kaugusel, veebruari lõpus lükati praegust tähtaega taas kümne kuu võrra edasi. Samal ajal on hakatud kahtlema ühe reaktori kütuse komponendi – triitiumi – jätkuvuses tuleviku kommertselektrijaamade jaoks.
ITER - maailma suurima teadusprojekti ehitusplats. Foto: ITER Organization
Uute plaanide kohaselt peaks ITER termotuumareaktor tööle hakkama novembris 2019, ent uus kuupäeva muudatus tuli pelgalt aasta pärast eelmist projekti edasi lükkamist. Toona muudeti reaktori planeeritavat töölehakkamis aega 2016. aastalt 2018. aastale. Otsus langetati William Brinkmani, teaduse-energia osakonna direktori, sõnul ITER delegatsiooni juhtide kohtumisel Pariisis veebruari lõpus.
ITER (ld.k. tee) on hiiglaslik katseline termotuumareaktor, mille ehitamine algab peagi Prantsusmaal, Cadaraches. Oma pea sama gigantse maksumuse tõttu, praeguse hinnangute kohaselt 5-10 miljardi euro vahel, on tegu rahvusvahelise koostöö projektiga Hiina, Euroopa Liidu, India, Jaapani, Lõuna-Korea, Venemaa ning USA vahel. Viimase paari aasta jooksul on investorid kasvavate kulutuste ning ehitamise edasi lükkamiste tõttu järjest murelikumaks muutunud. Mõningate allikate kohaselt on EL, mis katab kuludest 45·%, üritanud ohutuse kaalutlustel ehitusaega pikemaks muuta. Kuigi Brinkman otseselt Euroopa Liitu ei nimeta, ütles ta, et projekti lõpptähtaega üritati 2020. aastani lükata, ent lepiti lõpuks 2019. aasta lõpuga.
Projektile lähedal seisvate uurijate arvates anti projekti loomisel 2006. aastal liiga palju võimu 7-le riiklikule agentuurile ning mitte küllaldaselt keskjuhtimisorganile. Sellest juhinduvalt ei tuldavat projekti juhtimisega piisavalt hästi toime. Nii on näiteks riiklike struktuuride ülesandeks usaldatud tööstusest konkreetse osade tellimine, mille hanked kipuvad paratamatult venima.
ITER juhtkond loob nüüd uut valmimiskuupäeva arvestades uut kulude -ning ehitusplaani. Nimetatud dokumendid ja ITER reaktori üksikasjalikud ehitusplaanid peab seejärel heaks kiitma ITER täiskogu, mille planeeritud kohtumine toimub juunis, ent mida võidakse ka varem kokku kutsuda.
Tolmuprobleem reaktoris·?
Samas on tekkinud ka kõhklusi tokamaki tüüpi reaktorite enda tööpõhimõttes. On kardetud, et termotuumareaktorid võivad ennnast aeglaselt sisemiselt mürgitada, kui 100 miljoni kraadine plasma reaktori berülliumseintest väikseid tükke välja lööb. Peenike metallitolm võib seejärel ITER sisemusse sattudes häirida seal paiknevate instrumentide tööd. Viimasest hullem oleks vaid see, et tolm takistab plasma sisemusse sattudes üldse termotuumareaktsiooni toimumist.
ITER põhineb tokamaki kontseptsioonil, mis kasutab termotuumasünteesiks plasma kuumutamisek plasma magnetväljade abil kokku surumist sõõrikukujulises anumas. ITER-ist saab valmimisel suurim tokamak tüüpi termotuuumareaktor, sõõriku kõrgus on 29 meetrit ning diameeter 28 meetrit. Foto: ITER Organization
Michael Coppins Imperial kolledžist taipas aga, et tegu pole tavalise tööstusliku tolmuga. Praegu olemasolevatest tokamakidest leitud tolmuterad on olnud harilikud kerajad, mis viitab sellele, et viibisid mingil hetkel sulanud olekus.”Ma mõistsin, et plasmas olev tolm ei ole mitte tahke vaid vedel,” ütles ta ajakirjale New Scientist.
Arvestades ITER energeetilises plasmas toimuva elektroni pommitamiste kiirust lagunevad berülliumi tilgad vähem kui nanosekundiga. See tähendab, et “tolm” hävineb varem, kui see reaktori sisemust rikkuda jõuab. Siiski jõuavad mõned suhteliselt suured, mikromeetrise läbimõõduga tilgad reaktorituumani, ent neid tekib tõsise kahju tekitamiseks liiga vähe.
Lõputud kütusevarud ei olegi lõputud·?
Vahetult pärast NIF-is toimunud edukat laserite katsetust hakati tõsisemalt mõtlema ka tuleviku reaktorite kütuse probleemile. “Jääb alati risk, et tehnoloogia või radioaktiivsed materjalid võivad sattuda valedesse kätesse… Mõningaid materjale saab kasutada vesinikpommi valmistamiseks,” ütles Greenpeace esindaja Jan Beranek BBC-le. Oxfordshire Culhami termotuumaenergia keskuse professori Marc Beurskensi sõnul pole radioaktiivne saaste probleem, kuna triitium laguneb suhteliselt kiiresti. Siiski võib tekkida aga probleeme triitiumi kauplemispiirangutega, kuna seda saab kasutada termotuumapommi valmistamiseks. Triitiumivarusid on nende vähesuse tõttu aga tunduvalt kergem kontrollida kui uraanivarusid, mis toob omakorda esile tuumasünteesi hetkel ühe fundamentaalseima probleemi.
Kogu maailma merevees leidub deuteeriumit Maa energiavajaduse katmiseks umbes 60 miljardi aasta jooksul. Triitiumiga on aga märksa kurvemad lood- maailmas leidub vaid 20 kg reaktsiooniks hädavajalikku vesiniku isotoopi. Üks kommertsreaktor tarbiks seda aga aastas 50 kilogrammi ringis. Triitiumit toodetakse hetkel peamiselt Kanada raskeveereaktorites ning toodetava isotoobi kogus on piisav, et praeguste eksperimentaalsete termotuumareaktorite nõudlust rahuldada. Seda aga meeletu hinnaga – üks kilogramm triitiumi maksab umbes kolmkümmend miljonit dollarit ning arvatakse, et kulud kasvavad veelgi.
Suurbritannia termotuumaenergia programmi juht professor Steve Cowley tunnistas, et sellega on hetkel probleeme, ent loodab koos oma kolleegidega, et termotuumareaktsioon muutub pikapeale end isemajandavaks. See tähendab, et reaktorist saadavat energiat kasutatakse uue triitiumi tootmiseks. Dr Michael Dittmari, Šveitsi riiklikus tehnikainstituudis töötava füüsiku, arvates tuleks siiski eksperimentaalsete reaktorite rahastamisega oodata kuni leitakse viis triitiumi hinna alla viimiseks. Meeldetuletuseks – NIF-i projektile kulutatakse 3,5 miljardit dollarit, mil ITER-i konstrueerimine võib maksma minna vähemalt 10 miljardit eurot.
Dittmari Suurbritannia kolleegid on siiski märksa positiivsemad. Mike Dunne, NIF-i Euroopa vaste juht, ootab, et juba 2020. aastatel alustatakse kommerts-termotuumareaktorite rajamist. Cowley arvates sõltub termotuumaenergia kasutuselevõtu kiirus eelkõige sellest, kui palju ollakse nõus hetkel kukrut kergitama.
Mis on termotuumareaktsioon?
Mis on termotuumareaktsioon?
- Termotuumareaktsioon on tähtede, näiteks Päikese, energiallikas
- Parim kütus termotuumasünteesi jaoks on kaks vesiniku isotoopi triitium ja deuteerium
- Energia vabaneb, kui kaks tuuma kõrgel temperatuuril ning rõhul üksteise vastu pressitakse suurema tuuma moodustamiseks, mis on energiamiinimumile lähemal kui kaks eraldiseisvat tuuma
- Maa peal termotuumareaktsiooni saavutamiseks on väikese rõhu tõttu vaja saavutada vähemalt 100 miljoni kraadine temperatuur
Termotuumasünteesi ajaloost ning tulevikust
Allikad:
Science Insider: “Fusion Delayed: ITER Start Date Moved Again.”
New Scientist: “Metal mist clears for fusion power.”
BBC News: “Is fusion really viable.”
Lisaks: