Der Anstieg des Energieverbrauchs hat im Laufe der Jahre im Zuge der Entwicklung der Energiewende zugenommen. Dieses Wachstum des weltweiten Verbrauchs führt zu der Notwendigkeit, neue, effizientere und nachhaltigere Energieoptionen zu erkunden. In diesem Zusammenhang ist die Kernfusion Es wird als Alternative mit enormem Potenzial zur Energiegewinnung dargestellt. Aufgrund großer technischer Herausforderungen existiert sie derzeit jedoch nicht auf industrieller Ebene. Eine der fortschrittlichsten Bemühungen zur Entwicklung dieser Technologie ist die ITER-Projekt (International Thermonuclear Experimental Reactor), ein internationales Programm, das die Machbarkeit der Kernfusion demonstrieren soll.
In diesem Artikel erklären wir, woraus das ITER-Programm besteht, was sein Hauptziel ist und welche Neuigkeiten es über seine Entwicklung gibt.
Was ist ITER?
El ITER Es handelt sich um eines der größten und komplexesten wissenschaftlichen Projekte der Welt. Es handelt sich um einen experimentellen Kernfusionsreaktor, der die darin ablaufenden Prozesse nachbilden soll Innere der Sonne und anderer Sterne, wo durch die Fusion von Wasserstoffatomen Energie erzeugt wird. In einem Reaktor wie ITER finden Fusionsreaktionen in einer kontrollierten Umgebung mit extremen Materialien und Temperaturen statt, die versuchen, die Bedingungen des Sonnenkerns zu imitieren, wodurch eine beträchtliche Energiemenge erzeugt wird.
Bei der Kernfusion werden in der Regel zwei leichte Atome miteinander verbunden Deuterium y Tritium, um ein schwereres (Helium) zu bilden und dabei große Energiemengen freizusetzen. Diese Energie ist viel größer als die, die durch Kernspaltung gewonnen wird, dem Prozess, der derzeit in konventionellen Kernkraftwerken verwendet wird. ITER verwendet ein magnetisches Einschlusssystem durch ein Gerät, das als „Tokamak“ bekannt ist. Dieser Reaktor hat die Form eines Ringkerns (Donut) und nutzt leistungsstarke supraleitende Magnete, um das für Fusionsreaktionen notwendige heiße Plasma zu konzentrieren, ohne dass es mit den Reaktorwänden in Kontakt kommt.
Eine der großen technologischen Herausforderungen des ITER-Projekts besteht darin, Temperaturen von ca 150 Millionen Grad Celsius, etwa zehnmal höher als die des Sonnenkerns. Dieses Temperaturniveau ist notwendig, um Wasserstoffisotope unter kontrollierten Bedingungen zu verschmelzen. Ziel von ITER ist es zu zeigen, dass die Kernfusion nicht nur möglich ist, sondern auch eine kommerziell nutzbare Energiequelle für die Zukunft sein kann.
Die Energie, die durch Kernfusion erzeugt werden kann, könnte praktisch sein unerschöpflich, da die Hauptbrennstoffe Deuterium und Tritium relativ häufig vorkommen. Deuterium kann aus Meerwasser gewonnen werden, während Tritium aus Lithium gewonnen werden kann, einem ebenfalls auf dem Planeten vorkommenden Material.
ITER, Cadarache und Spanien
ITER wird gebaut Cadarache, im Süden Frankreichs, ein Forschungszentrum mit einer langen Geschichte in der Nuklearforschung. Seit seiner Gründung haben an diesem gigantischen Projekt 35 Länder mitgearbeitet, darunter die Europäische Union, die Vereinigten Staaten, China, Indien, Japan, Russland und Südkorea.
Das anfängliche Budget für den Bau belief sich auf rund 5.000 Millionen Euro, wobei diese Zahlen im Laufe des Projekts erheblich steigen könnten. Schätzungen zufolge wird der Bau von ITER etwa zehn Jahre dauern und sein Betrieb wird sich um mindestens weitere 10 Jahre erstrecken. In diesem Zeitraum wird das Hauptziel darin bestehen, zu zeigen, dass es möglich ist, eine zu erstellen großes Fusionskraftwerk, in der Lage, mehr Energie zu erzeugen, als es verbraucht.
Auch Spanien spielt im ITER-Projekt eine wichtige Rolle. Seit 2007 ist die Sitz der Europäischen Fusionsagentur hat seinen Sitz in Barcelona, wo ein Großteil der Bemühungen zwischen den am Projekt beteiligten europäischen Ingenieuren, Wissenschaftlern und Administratoren koordiniert wird. Spanien beteiligt sich aktiv an der Forschung und Entwicklung fortschrittlicher Materialien für den Reaktor, zusätzlich zur Mitarbeit bei der Entwicklung von Fernmanipulationssystemen und fortschrittlichen Diagnosen zur Überwachung und Steuerung des Tokamak-Betriebs.
Vorteile der Kernfusion
Die Entwicklung der Kernfusion hat mehrere Vorteile, die sie zu einer sehr attraktiven Energieoption machen:
- Keine Treibhausgasemissionen: Im Gegensatz zu fossilen Brennstoffen emittieren Fusionskraftwerke während des Betriebs weder Kohlendioxid noch Schadstoffe in die Atmosphäre.
- Sicherheit: Die Kernfusion birgt nicht das gleiche Risiko wie die Kernspaltung. Im Falle eines Reaktorausfalls würden die Reaktionen auf natürliche Weise zum Stillstand kommen, ohne katastrophale Folgen, wie sie in einer Kernspaltungsanlage auftreten könnten.
- Reichlich Treibstoff: Wie bereits erwähnt, lässt sich Deuterium leicht aus Meerwasser gewinnen und Tritium aus Lithium herstellen, wodurch eine nahezu unbegrenzte Kraftstoffversorgung gewährleistet ist.
- Weniger Erzeugung radioaktiver Abfälle: Obwohl bei der Kernfusion etwas Abfall entsteht, ist dieser viel kleiner und weniger gefährlich als der, der bei der Kernspaltung entsteht. Fusionsabfälle werden innerhalb weniger Jahrzehnte ungefährlich, während Spaltabfälle über Tausende von Jahren radioaktiv bleiben können.
Aktuelle Nachrichten und technologische Fortschritte
ITER hat in den letzten Jahren eine entscheidende Phase erreicht. Im Jahr 2012 wurde die Baugenehmigung von den französischen Behörden erteilt, und im Jahr 2014 wurde mit der Montage der wichtigsten Teile und Komponenten des Reaktors begonnen. Die Lieferungen wurden entsprechend ihrem Beitrag zum Projekt auf die teilnehmenden Länder verteilt.
Einer der wichtigsten Meilensteine in der jüngeren Geschichte von ITER war der Beginn der Montage des Maschinenkern im Jahr 2020. Dieser Aufbau wird etwa fünf Jahre dauern, und das erste Plasma – die Phase, in der der Reaktor in Betrieb geht – wird voraussichtlich im Jahr erhalten año 2025. Obwohl dieses erste Plasma nur von kurzer Dauer sein wird und sein Hauptziel der Nachweis der korrekten Funktion der Magnete sein wird, stellt es einen wesentlichen Schritt zur Validierung des Konzepts der groß angelegten Fusion dar.
Eine der größten zu lösenden Herausforderungen ist der Umgang mit radioaktivem Gas Tritium, das bei Fusionsreaktionen entsteht. ITER untersucht Methoden zur sicheren Kontrolle und Eingrenzung dieses Materials.
Neben Fortschritten beim Bau des Reaktors arbeiten Wissenschaftler und Forschungsgruppen auf der ganzen Welt an weiteren Schlüsselaspekten, um den Erfolg von ITER sicherzustellen. Sie entwickeln sich bessere Diagnose und Betriebsabläufe zur Kontrolle der Stabilität des Plasmas sowie neue Materialien für die Innenwände des Reaktors, die den extremen Bedingungen der Fusion standhalten können.
Die technische und kommerzielle Machbarkeit der Kernfusion wird in den nächsten zwei Jahrzehnten noch geprüft, die vorläufigen Ergebnisse sind jedoch vielversprechend. Experten glauben bereits, dass ITER der erste Schritt in Richtung einer von der Kernfusion dominierten Energiezukunft sein könnte, und einige sagen voraus, dass dies der Fall sein könnte kommerzielle Energieerzeugung Aus dieser Quelle wird es etwa im Jahr 2050 möglich sein.
ITER stellt die beste Hoffnung für Kernfusionsenergie als langfristige Lösung für die Energie- und Umweltherausforderungen der heutigen Welt dar.