Budowana w miejscowości Cadarache elektrownia ma zacząć produkować prąd w 2035.
Pomimo skali projektu (sam reaktor ukryty jest w komorze wysokiej i szerokiej na 30 m), pozostaje on stricte doświadczalnym polem badań nowego źródła energii z którego masowo ludzkość zacznie korzystać dopiero w połowie tego wieku. Nazywa się je ”cudownym” ze względu na dużą dostępność paliwa i niski koszt dla środowiska naturalnego.
Zderzenia silnie naenergetyzowanych ciężkich atomów wodoru mogą prowadzić do stworzenia helu i emisji olbrzymiej energii. Takie procesy zachodzą naturalnie w gwiazdach. W słonecznym palenisku to olbrzymia grawitacja skłania niechętne sobie cząsteczki do zbliżeń. W elektrowni ITER dzieje się to w olbrzymim pierścieniu plazmy o temperaturze 150 mln st. C. utrzymywanym w ryzach przez silne pole magnetyczne.
Synteza deuteru i trytu prowadzi do powstania helu i olbrzymiej ilości energii niesionej przez neutrony. Ta reakcja jest 3 razy bardziej wydajna niż korzystanie z rozpadu uranu 235 używanego w “klasycznych” elektrowniach jądrowych.
Żeby doprowadzić do ich reakcji trzeba sprawić, że będą miały olbrzymią energię. Robi się to w procesie jonizacji. Gdy mamy jony, mamy też ładunek elektryczny a ten oddziałuje z polem elektrycznym.
W pułapce magnetycznej w kształcie toroidalnego pierścienia umieszczamy jony deuteru i trytu. W stanie skupienia zwanym plazmą, gdzie występuje mieszanina jonów i elektronów rozpędzamy te jony przez podgrzewanie (setki milionów stopni K; przepuszczając prąd albo oddziałowujące promieniowaniem mikrofalowym lub radiowym).
ITER Organization
Nadając energię kinetyczną doprowadzamy do zderzeń. Przy wystarczająco dużej energii zderzenia te będą efektywne. Deuter pozyskujemy z wody morskiej (stanowi 0,02 jej objętości). Tryt uzyskuje się w reaktorze w procesie bombardowania neutronami izotopów litu (występują w skorupie ziemskiej). W procesie tym powstaje nieszkodliwy hel oraz tryt właśnie. Zasilając reaktor mocą 70 megawatów jego twórcy chcą uzyskać zwrot mocy poprzez syntezę termojądrową na poziomie 500 megawatów.
Płaszcz wewnętrzny komory reaktora zbudowany jest z 440 stalowych modułów o rozmiarach 1,5 kw. i wadze 4,5 tony. Każdy fragment ze stali grubości 10 cm pokryty jest dodatkowo 1 cm warstwą berylu i 1 cm warstwą miedzi. Całość chłodzona jest wodą. W płaszczu zachodzi ma synteza trytu. Pułapkę magnetyczną tworzą bardzo schłodzone magnesy nadprzewodzące wytwarzające pole o indukcji rzędu 5,5 Tesli (50 tys. gaus).
Wytwarzana radioaktywność, olbrzymia temperatura i silne promieniowanie neutronowe sprawiają, że reaktor musi być obsługiwany automatycznie. Czy jest to bezpieczne źródło energii? Tak o tyle, że nie występują w czasie syntezy reakcje łańcuchowe jak w typowych reaktorach atomowych (możliwe awarie jak Fukushima, Czarnobyl). Reakcja syntezy ma charakter tzw. samoograniczający się.
Jeżeli do reaktora przestałby dopływać prąd, to reakcja wygasa sama. Produktem reakcji syntezy deuteru i trytu jest hel, który możemy swobodnie wypuszczać do atmosfery. Produktem są też neutrony, które absorbowane są w płaszczu wodnym reaktora. Tryt produkowany jest na miejscu, więc nie trzeba go transportować. Nie ma konieczności składowania odpadów, więc wpływ na środowisko jest niewielki.
Plusy? Duża dostępność paliwa (deuter z wody morskiej, lit ze skorupy ziemskiej, tryt z litu), nie ma emisji gazów cieplarnianych a czas dezaktywacji napromieniowanych elementów konstrukcji reaktora wynosi (zaledwie) 100 lat. Wadą jest poziom skomplikowania konstrukcji (milion elementów konstrukcyjnych) i koszt rzędu miliardów euro (przynajmniej 22, z czego połowę daje UE). Dlatego konieczna była współpraca aż tylu międzynarodowych partnerów.
Polski udział w projekcie ITER to m.in. wkład naukowców z Katedry Mikroelektroniki i Technik Informatycznych Politechniki Łódzkiej (podsystemy oprzyrządowania i sterowania reaktorem czy pozwalające na diagnostykę plazmy i przeprowadzanie badań fizycznych).
ITER wspierają też Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie, Instytut Fizyki Jądrowej Polskiej Akademii Nauk, Instytut Fizyki Plazmy Laserowej i Mikrosyntez i Solaris Optics S.A. Te wylicza przynajmniej w informacji prasowej Fusion for Energy (F4E), organizacja koordynująca budowę reaktora.