ITER: Pienen auringon rakentaminen Maassa

ITER, tie ydinfuusioon

ITER, lyhenne International Thermonuclear Experimental Reactor, joka latinaksi tarkoittaa myös “The Way”, on maailman suurin pyrkimys hallita ydinfuusiopohjaista energian tuotantoa.

ITER rahoittaa ja sitä johtaa seitsemän osapuolta: Euroopan unioni (27 maata), Kiina, Intia, Japani, Venäjä, Etelä-Korea ja Yhdysvallat. Sillä on myös yhteistyösopimuksia Australian, Kanadan, Kazakstanin ja Thaimaan kanssa.

Yhdistynyt kuningaskunta oli aiemmin osa ohjelmaa ollessaan EU:ssa, mutta lopetti osallistumisensa vuonna 2023.

Lähde: SciTech Daily

Teoriassa ITER voisi olla prototyyppi ja kokeellinen demonstraattori kaupalliselle fuusiolle, avaten ihmisille käytännössä rajattoman halvan energian.

Tämä tekisi tehtävistä kuten aavikoiden vihreästäminen, CO2-päästöjen torjuminen tai avaruuslajien rakentaminen lähes triviaalisia.

Joten vaikka sen tulokset saattavat viipyä, potentiaali on niin valtava, että se saatetaan muistaa yhtenä merkittävimmistä megaprojekteista ikinä luoduista.

Ydinfuusio

Rajoittamaton energia

Ydinfuusio eroaa perinteisestä ydinenergiasta (fissio) siinä, että se käyttää hyvin kevyitä alkuaineita. Sen sijaan, että rikkoisi raskaita atomeja kuten uraania, se yhdistää hyvin kevyitä atomeja, yleensä vetyä.

Tämä teoreettisesti tekee ydinfuusiosta rajattoman energian lähteen, koska vety on yleisin aineen muoto universumissa.

Tämä prosessi tuottaa valtavia määriä energiaa, mikä johtaa 3‑10‑kertaiseen energiamäärään verrattuna ydinfissioon ja on energialähde, joka syöttää tähtiä.

Lähde: Nature

Yksi gramma deuteriatriumin polttoaineseosta ydinfuusioprosessissa on yhtä kuin 11 tonnia hiiltä. Kenenkään koko elinikäisen energiankulutuksen voisi kattaa hieman yli kädessä pidettävän polttoainesäiliön.

Ydinfuusion edut

Ydinfuusio ei ainoastaan tarjoa paljon energiaa, vaan sillä on muutamia keskeisiä etuja, joita mikään muu energialähde ei voi väittää:

• Deuteri on niin runsasta Maan merissä ja pintavesissä, että se on käytännössä rajaton ja yhtä helposti kaikkien maiden saatavilla.
• Ydinreaktio ei tuota radioaktiivista jätettä, ainoastaan kemiallisesti harmitonta heliumia.
  • Reaktio ei myöskään tuota CO2:ta tai muita ympäristölle haitallisia tuotteita.
• Koska se ei tuota rikastettua uraania, plutoniumia tai muita radioaktiivisia materiaaleja, ydinfuusio ei sisällä ydinaseiden leviämisriskiä (ydinasekelpoista materiaalia).
  • Tämä tekisi ydinfuusion omaksumisesta neutraalin teknologian ilman fissio-ydinteknologiaan kohdistuvia rajoituksia.
• Ei riskiä sulamisesta tai hallitsemattomasta ketjureaktiosta. Reaktio on itse asiassa niin vaikea ylläpitää, että mikä tahansa epäonnistuminen johtaisi välittömästi plasman häiriintymiseen ja ydinreaktion sekä energian tuotannon keskeytymiseen.
• Jos se on itse ylläpitävä ja voimakkaasti energiatehokas, ydinfuusion odotetaan olevan yhtä halpaa tai halvempi ylläpitää kuin fissioon perustuvat ydinvoimalat.
  • Lisää teknologista edistystä ja mittakaavaetuja toistuvalla saman reaktorin suunnittelun rakentamisella pitäisi ajan myötä laskea kustannuksia.

Fuusio on vaikeaa

Kun otetaan kaikki tämä huomioon, miksi emme ole vielä voittaneet ihmiskunnan sivilisaatiota ydinfuusiolla?

No, asia on se, että ydinfuusio on vaikea saavuttaa. Vedyn atomiytimet ovat positiivisesti varautuneita ja hylkivät toisiaan luonnollisesti. Siksi on erittäin vaikeaa saada ne riittävän lähelle toisiaan fuusiota varten, kuin kaksi ultra‑vahvaa magneettia, jotka hylkivät toisiaan.

Luonnossa vain koko tähden valtava gravitaatio riittää työntämään vedyn atomit tarpeeksi lähelle toisiaan fuusiota käynnistämään. Jopa Jupiterin kaltaisen kohteen massa on edelleen “liian pieni” sen saavuttamiseen. Joten vedyn atomien saattaminen lähelle toisiaan Maassa on erittäin, erittäin vaikeaa.

Kuitenkin se on tehty, ja se saavutettiin ensimmäisen kerran fuusiolaitteella 1950‑luvuilla. Nämä laitteet osoittivat fuusion toteuttamisen mahdollisuuden, mutta eivät palauttaneet riittävästi energiaa verrattuna fuusiota käynnistävään energiaan.

(Teknisesti suurimittainen ydinfuusio saavutettiin jo 1952 termonukleaarisella pommalla, mutta tämä ei ole käyttökelpoinen tekniikka turvallisen energianlähteen tuottamiseen).

Toinen fuusiota koskeva ongelma on se, että ydinfuusioplasma on äärimmäisen kuuma, yleensä yli 100 miljoonaa celsiusastetta. Siksi se täytyy pitää täydellisesti sisällä, tai se sulattaa reaktorin.

Koska näitä ongelmia on ratkaistava, ydinfuusio on ollut hitaasti etenevä ala, jonka yhteydessä on usein kuultu sarkastinen kommentti, “Fuusio on aina 30 vuotta tulevaisuudessa”.

Fuusion toteuttaminen Maassa

Tiedemiehet ovat hallinneet ydinfuusiota kokeellisissa reaktoreissa monien vuosien ajan. Kaksi pääasiallista suunnitelmaa on käytössä:

• Yksi perustuu laseriin, keskittyen valtavaan energiamäärään osumaan pieneen vetykuutioon ja käynnistämään fuusion.
• Toinen käyttää donitsinmuotoista konetta, jota kutsutaan tokamakiksi, sekä ultra‑voimakkaita magneetteja vedyn sisällyttämiseksi ja puristamiseksi itse syttyväksi plasmaksi.

Fuusiota koskeva ongelma on, että oikeiden olosuhteiden luominen kymmeniä miljoonia asteita vaatii valtavasti energiaa. Joten vaikka se onnistuisi, fuusioreaktio ei yleensä tuota tarpeeksi energiaa takaisin ja osoittautuu energian netto­kuluttajaksi.

Plasmat ovat myös erittäin epävakaita, joten fuusioreaktion ylläpitäminen pidempään kuin muutama sekunti on vaikeaa.

Ensimmäinen tokamak rakennettiin 1958, ja niitä pidetään todennäköisimpinä suunnitelmina, jotka pystyvät ylläpitämään fuusiota useita minuutteja, tai ihanteellisesti tunteja, ja tuottamaan positiivista energian tuottoa.

Lähde: DOE

ITER on tokamak‑suunnitelma ja tulee olemaan suurin koskaan rakennettu ydinfuusioreaktori, jonka plasma‑tilavuus on 10‑kertaisesti suurimman tähän mennessä ( JT‑60SA Japanissa) 830 kuutiometriä (29 000 kuutiojalkaa).

Lähde: ITER

ITER:n aikajana

ITER on perillinen International Tokamak Reactor -hankkeesta (INTOR), joka oli Lännen ja Japanin sekä Neuvostoliiton välinen yhteistyöprojekti alkaen vuonna 1978.

Yhteistyö jatkui jopa kylmän sodan huippuvuosina. Ensimmäinen tavoite päätettiin vuonna 1992, ja ensimmäiset Engineering Design Activities (EDA) valmistuivat vuonna 1998, suunnitelma vahvistettiin vuonna 2001.

Lämmin keskustelu lopullisesta suunnittelusta, siitä, mikä maa rahoittaa mitä, sekä siitä, missä reaktori tulisi rakentaa, viivästytti projektia hetken, kunnes Cadarachen (Ranska) sijainti valittiin vuonna 2005.

Lähde: Wikipedia

Tuona aikana Kiina ja Etelä‑Korea liittyivät projektiin vuonna 2003 ja Intia vuonna 2005. Alustavat rakennustyöt alkoivat vuonna 2007.

Koneen kokoonpano alkoi vuonna 2020, 1 250‑tonnisen kryostaattipohjan asennus toukokuussa 2020. Sivuston siviilityöt (rakentaminen) valmistuivat vuonna 2023.

Kryostaattin sulkemisen odotetaan valmistuvan vuoteen 2033 mennessä. Täysi magneettien energia odotetaan saavutettavan vuonna 2036, ja deuterium‑tritium‑toimintavaihe alkaa vuonna 2039.

ITER:n budjetti

ITER:n alkuperäiseksi budjetiksi oli suunniteltu “vain” 6 miljardia € rakennuskustannuksina, mutta kuten usein tapahtuu tieteellisissä megaprojekteissa, se nousi nykyiseksi arvioksi $25.2 miljardia, kun taas Yhdysvaltain Energy Department arvioi sen olevan $65 miljardia, mikä on ITER:n kiihkeästi kiistämä.

Projektin on tähän mennessä syntynyt 34 000 “työ‑vuotta” ja se tuottaa vielä 74 000 työ‑vuotta ennen rakennustöiden valmistumista.

ITER:n tavoitteet

Mitä suurempi plasma‑kammio on, sitä todennäköisemmin se on riittävän vakaa tuottamaan positiivista energian tuottoa.

Mutta tietenkin, mitä suurempi se on, sitä kalliimpi ja monimutkaisempi se tulee olemaan.

ITER:n ilmoitettu tavoite on saavuttaa lämpöenergian tuotanto, joka on 10‑kertainen syötetyn lämpötehon verran. Fuusiopulssi tulisi kestää jopa 8 minuuttia.

Yhdistettynä nämä tarkoittaisivat 500 MW lämmön luomista vain 400‑6000 sekunnissa. Lämpötilan tulisi nousta jopa 150 miljoonaan °C, eli 10‑kertainen Auringon ytimen lämpötila.

Näiden tulosten saavuttamiseksi ITER:n täytyy saavuttaa niin sanottu “polttava plasma”, jossa yli puolet plasman vastaanottamasta energiasta tulee fuusioreaktioista (ei ulkoisesta stimuloinnista). Polttava plasma on välttämätön jokaiselle energiatehokkaalle, kaupalliselle fuusiopohjaiselle voimalaitokselle.

ITER:n energian tuotantoa ei muunneta sähköksi, koska kyseessä on teknologinen demonstraattori, ja tämän lämmön muuntaminen sähköksi on jo hyvin tunnettu teknologia, jota käytetään kaupallisissa ydinvoimaloissa, joissa hyödynnetään uraania.

Toinen reaktorin tavoite on testata todellisissa olosuhteissa avain­teknologioita, jotka ovat vielä todistamattomia, kuten superjohtavat magneetit, robottien ylläpito, neutronisuojaus, lämmönmuunnos ja tritiumin jalostus (katso alta).

DEMO-fuusio-reaktorit

ITER:n jälkeen seuraa DEMO‑luokan reaktori, joka uudelleenkäyttää ITER:n suunnittelun (potentiaalisesti parannettuna kokeellisesta palautteesta), ja nämä muodostavat 1^st sukupolven kaupallisia ydinfuusiovoimaloita.

DEMO‑reaktoreiden odotetaan tuottavan 300 – 500 megawattia nettosähköä, joka syötetään verkkoon.

Merkittävimmät demo‑projektit ovat:

• Kiina: The Chinese Fusion Engineering Testing Reactor (CFETR) suunnitelma valmistui vuonna 2020, ja sen tulisi olla rakennettu vuoteen 2040 mennessä.
• Eurooppa: The DEMO power plant tulisi olla rakennettu vuoteen 2050 mennessä. Tämän projektin edeltävänä on plasma‑pohjainen tilavuus‑neutronilähde (VNS) -laitos tekniikoiden testaamiseksi DEMO:lle.
• Japani: JA‑DEMO valmistuu 2040‑2050-luvuilla ja pyrkii vakaan energian tuotantoon useiden satojen MW:n lisäksi 1500 MW:n tai sitä suuremman fuusiotuoton.
• Etelä‑Korea: K‑DEMO rakennetaan 2050 jälkeen, ja sitä edeltää Virtual DEMO (V‑DEMO), joka perustuu supertietokoneisiin, tekoälyyn ja digitaalisen kaksosen teknologiaan.
• Venäjä: DEMO‑RF tulisi olla rakennettu vuoteen 2055 mennessä. Myös fuusio‑fissio‑hybridi­laitosta harkitaan.
• Intia: maa keskittyy ensin 200‑300 MW:n fuusiopilottilaitokseen ennen DEMO‑reaktorin rakentamista.
• USA: Yhdysvaltain DOE harkitsee edelleen seuraavia askeleita, mukaan lukien yhteistyötä yksityisten yritysten kanssa ITER:n jälkeen.

Tritiumin jalostus

Koska projekti on tieteellisen kehityksen kärjessä, on monia käsitteitä, jotka täytyy todistaa kokeellisesti.

Keskeinen on tritiumin tuotanto, sillä ITER:n suunnittelu perustuu deuterium‑tritium‑fuusioon (molemmat vety‑isotoopit).

Lähde: Climate & Hope

Deuteri‑deuteri olisi ihanteellinen, koska deuterium on luonnollisesti esiintyvä alkuaine, mutta tämä tekisi keinotekoisen fuusion paljon vaikeammaksi, koska vaadittavat lämpötilat olisivat vielä korkeammat.

Ongelma on, että tritiumia ei ole luonnossa, ja se täytyy tuottaa keinotekoisesti ydinvoimaloissa (20 kg vuodessa maailmanlaajuisesti). ITER kuluttaisi kaiken maapallon tritiumituotannon.

Joka tapauksessa tulevaisuuden ydinfuusioreaktorit eivät saisi riittävästi tritiumia energian tuottamiseen, sillä jokainen fuusioreaktori vaatisi 100‑200 kilogrammaa vuodessa.

Siispä tritium täytyy tuottaa suoraan reaktorin sisällä. Tämä on “tritiumin jalostuspeitteen” tehtävä.

Tämä 600 m²:n peite reaktorin seinämillä, joka sisältää litiumia, täyttää kaksinkertaisen tehtävän: se luo energiaa neutronien osuessa (tulevaisuuden sähkön tuotannon perusta) ja samalla tuottaa tritiumia litiumatomien hajoamisen kautta.

Lähde: C&EN

On huomattava, että välikappaleet kuten beryllium varmistavat, että jokaisesta ydinfuusioreaktiosta “uudistetaan” vähintään yksi tritium, moninkertaistamalla neutronien määrää.

Kaikissa yhteensä 6 eri tritiumin jalostusjärjestelmää testataan ITER:ssa optimaalisen materiaalirakenteen, jäähdytysjärjestelmien, nestemäisen vs kiinteän litiumin, litiumin talteenottomenetelmän jne. määrittämiseksi.

ITER:n suunnittelu

Rakennus itse

Vaikka ITER:n tekniikan mielenkiintoisin osa on edistyksellinen fuusioteknologia, itse rakennus on massiivinen ja sisältää paitsi korkean teknologian elementtejä myös kaikki tukirakenteet, energiansyötöt, jäähdytysjärjestelmät, huoltojärjestelmät jne.

Lähde: ITER

Itse ITER‑reaktori on myös massiivinen, painaa 23 000 tonnia, kolme kertaa Eiffel‑tornin paino. Kaikkiaan 400 000 tonnia lepää Tokamak‑kompleksin alimmalla perustuksella, tai enemmän kuin New Yorkin Empire State Buildingin paino.

Lähde: ITER

Käsittelemään kaikkea tätä, noin 120 000 kuutiometriä betonia käytettiin Tokamak‑kompleksin siviilirakentamisvaiheessa, ja paikalla rakennettiin suuri betonitehdas tuottamaan laaja valikoima betoni­kaavoja, jokainen räätälöity ITER‑rakennusten ja -rakenteiden erityisvaatimuksiin.

Rakennus on myös rakennettu seismisten eristimien avulla, ja suojattu ydin‑luokitellulla raudoitetulla betonirakenteella.

Logistiikka ja infrastruktuuri

Toinen “perus”ongelma ITER‑projektissa oli kaikkien suurten komponenttien, jotka on rakennettu erikoistuneissa tutkimuslaitoksissa ympäri maailmaa, toimittaminen paikalle.

Esimerkiksi jokainen ITER‑tokamakin 18 D‑muotoista toroidimagneettikäämi painaa 310 tonnia, ja raskaimmat elementit, mukaan lukien kuljetusajoneuvo, painavat jopa 900 tonnia. Ne täytyy siis kuljettaa meritse, ei lentokoneella.

Ne siirretään sitten erityisesti muokattua 104 km:n (64 mailin) tietä pitkin, sillä jotkut elementit ovat jopa 33 metriä (108 jalkaa) pitkiä.

Asennus vaati myös 400 kV:n sähkölinjan laajennuksen sekä laajat tilat toimistoille, työpajoille, laitteiden varastoinnille ja mukavuudelle.

Lähde: ITER

Rakentaminen itsessään, usein vaativan tiukkoihin tiloihin sovittamista, johti yli 100 räätälöidyn laitteen suunnitteluun ITER‑koneiden ja -rakennusten kokoamisen yhteydessä.

Lähde: ITER

Tokamakin kokoaminen, jossa on yli 1 000 000 komponenttia, oli oma projekti.

Superjohtavat magneetit

ITER‑koneiston ytimessä magneetit käyttävät superjohtavia niobium‑tin (Nb3Sn) -lankoja. Kaikkiaan tarvitaan 100 000 kilometriä (62 000 mailia) näitä lankoja, riittävästi kietomaan maapallon päiväntasaajan kahdesti.

Lähde: ITER

Tämä vaati massiivisen teollisen tuotantoponnistuksen. Ennen ITER‑skaalaa maailmanlaajuinen niobium‑tin‑lankojen tuotanto oli vain 15 tonnia/vuosi. Kiina, Eurooppa, Japani, Korea, Venäjä ja USA nostivat sen 150 tonniin/vuosi.

Krioplanteja ja jäähdytystorni

Superjohtavat magneetit ovat superjohtavia (ei sähkövastusta) vain ultra‑kylmissä olosuhteissa. Niin kylmä, että lämpötila on vain 4,5 °C:n yläpuolella absoluuttista nollapistettä.

Siksi ne tarvitsevat kriolaitoksen, jalkapallokentän kokoisen asennuksen, joka varastoi heliumia ja typpeä jäähdyttääkseen ne ja muuntaa nämä kaasut ultra‑kylmiksi nesteiksi.

Lähde: ITER

50 tonnia/päivä nestetyppiä käytetään esijäähdytykseen nesteliikenne‑heliumlaitokselle, ja nesteliikenne‑heliumia käytetään magneettien jäähdyttämiseen. Lähes 25 tonnia nesteliikenne‑heliumia –269 °C:ssa kiertää ITER‑asennuksessa toiminnan aikana.

Kun magneetti tarvitsee olla ultra‑kylmä, ydinfuusio tuottaa huippulämpökuorman 1150 MW, joka täytyy poistaa. Tämä on jäähdytystornin tehtävä.

Kemikaaleja ruiskutetaan korroosion minimoimiseksi putkistossa ja halutun pH‑tason ylläpitämiseksi vedessä. Otsonigeneraattori ylläpitää jatkuvaa otsonin ruiskutusta, joka kuluttaa orgaanista materiaalia ja estää bakteerien kasvua.

Magneettien virtamuunnosrakennukset

Toinen magneetteja tukevat järjestelmä, virtamuunnos, muuntaa verkon vaihtovirran DC‑virraksi, jota superjohtavat magneetit käyttävät.

Suuren virran intensiteetin vuoksi perinteisiä kaapeleita ei voida käyttää virran kuljettamiseen magneeteille.

Sen sijaan käytetään teräs­kuoritteisia alumiinipalkkeja, joita kutsutaan “busbareiksi” — aktiivisesti jäähdytettyjä paineistetun veden jatkuvan virtauksen avulla. Ne ovat periaatteessa virtajohtoja, mutta paksumpia kuin junaraiteet.

Lähde: ITER

Kaikkiaan 5 km (3,1 mailia) bipolaarisia busbareita kulkee ITER‑kompleksin läpi.

Neutraali säde injektorit

Kun virtalähde ja magneetit toimivat, ITER:n täytyy ruiskuttaa deuteriumia, joka syöttää fuusioreaktiota.

Säde käyttää sähkövirtaa kiihdyttääkseen hiukkaset erittäin suuriin nopeuksiin, ja ruiskuttaa 33 MW tarvittavasta 50 MW:n syöttötehosta. Se sitten “neutraloi” ne, jolloin ne voivat kulkea magneettikentän läpi ja siirtää energiansa plasmaan.

Tämä käyttää yli 1 MW:n tasavirtajännitettä, poikkeuksellisen suurta määrää. Se vaatii räätälöityjä komponentteja, jotka menevät “nykyteknologian” yli, ja mahtuvat 11 700 m²:n (126 000 neliöjalan) rakennukseen.

Lähde: ITER

Kuten tämä on keskeinen komponentti, Neutral Beam Test Facility (NBTF) rakennettiin Padovassa, Italiassa. Tämä auttaa poistamaan muutamia teknisiä esteitä, esimerkiksi että ITERissä käytetty hiukkassäde on paljon paksumpi kuin aiemmissa ydinfuusiokokemuksissa.

Ionien neutralointi näin suuressa mittakaavassa saattaa myös olla vaikeaa, ja todelliset tulokset täytyy testata ennen niiden asentamista ITERiin.

Lähde: ITER

Syklotronlämmitys

Muut lämmönlähteet, jotka kohdistuvat plasmaan, ovat elektroninen ja ioninen syklotronlämmitys. Tämä sisältää Electron Cyclotron Resonance Heating (ECRH) ja Ion Cyclotron Resonance Heating (ICRH) -järjestelmät.

Ne perustuvat korkeataajuisiin elektromagneettiaaltoihin, jotka luovat resonanssiefektin plasma‑hiukkasissa, siirtäen etäisesti voimaa/lämpöä reaktorin ytimeen. ECRH saa elektronit resonanssiin 170 GHz‑taajuudella, kun taas ICRH saa ionit resonanssiin 40‑55 GHz‑taajuudella.

ITER:n kilpailijat

ITER on niin massiivinen projekti, että monet sen varhaisessa suunnittelussa mukana olleet tiedemiehet eivät todennäköisesti näe sitä toiminnassa.

Tämä kunnianhimo voi myös olla projektin rajoitus. Se perustuu enimmäkseen 1990‑luvun lopun ja 2000‑luvun alun fuusioteknologian suunnitteluun, ilman nykyaikaisia oletuksia ja teknologisia valintoja.

Tämä johtuu siitä, että sen jälkeen on syntynyt uusia fuusiokäsitteitä, ja useat yksityiset yritykset tutkivat tapoja tehdä ydinfuusiosta todellisuutta paljon pienemmällä laitteistolla.

Tämä on saanut jopa jotkut ITER:n kriitikot kutsumaan sitä “vanhentuneeksi”. ITER:n kansainvälinen luonne, joka tuo mukanaan byrokratiaa ja politiikkaa, on myös kuvattu ongelmaksi.

Käsittelimme monia näistä fuusioyrityksistä (useimmiten yksityisesti listattuja), kuten General Fusion, TAE Technologies, Helion, ja Lockheed Martin Corporation artikkelissamme “Nuclear Fusion – The Ultimate Clean Energy Solution on the Horizon”, jossa myös käsitellään vaihtoehtoja tokamak‑suunnitelmille fuusiotavoitteiden saavuttamiseksi.

Mahdollisista teknologisista läpimurroista näiden yritysten osalta, joita ei tule olemaan ITER:n suunnittelussa, voidaan mainita:

• Magnetized Target Fusion (MTF) -teknologia.
• 3D‑tulostus reaktorikomponenteista.
• Plasmapistooli, mahdollisesti enemmän fuusiotilan propulsioon kuin energian tuotantoon.
• Suora sähkövirran talteenotto plasmasta, käyttäen Faradayn lakia virran indusoimiseen lämmön keruun sijaan.

Joulukuussa 2024, Commonwealth Fusion Systems (CFS) ilmoitti pyrkivänsä ARC‑reaktorilla tuottamaan 400 MW Virginian sähköverkkoon, mikä riittää 150 000 kodin virransyöttöön, aloitus 2030‑luvun alussa (CFS käyttää korkean lämpötilan superjohtavia magneetteja).

Muita teknologioita, jotka voivat auttaa, on esimerkiksi tekoäly, jota voitaisiin käyttää havaitsemaan ja korjaamaan plasmien epävakautta reaaliajassa.

Toinen on potentiaaliset huoneenlämpöiset superjohtavat materiaalit, jotka ovat nyt lähempänä kuin koskaan. Tämä muuttaisi radikaalisti fuusioreaktorin energian kulutusta, tekemällä sen magneeteista paljon energiatehokkaampia ja luotettavampia.

Yhteenveto

ITER saattaa olla yksi merkittävimmistä ihmiskunnan pyrkimyksistä, samassa mittakaavassa tai ehkä jopa tärkeämpi kuin Apollo‑ohjelma.

Ja vaikka on mahdollista, että yksityiset aloitteet saavuttavat kaupallisen fuusion ennen ITER:iä, tämä ei ole varmaa.

Jos ydinfuusio on teknologia, joka vaatii megareaktoreita ollakseen energiatehokas ja taloudellisesti kannattava, on todennäköistä, että vain kansainvälinen hanke kuten ITER pystyy saavuttamaan sen.

Vaikka se epäonnistuisikin, se on kehittänyt teollisen perustan ja kouluttanut tieteellisen osaamisen, joka on tarpeen ydinfuusion avaimen löytämiseksi muiden suunnitteluvaihtoehtojen kautta. Siksi sitä ei missään tapauksessa voida pitää hukkaan menneenä, erityisesti kun otetaan huomioon ydinfuusiovoiman vaikutus ihmiskuntaan.

Tulevaisuudessa voimme odottaa, että ITER‑tyyppinen suunnittelu paranee uusilla teknologioilla, mukaan lukien tekoäly, huoneenlämpöiset superjohtimet, suora sähkövirran talteenotto jne.

Se kuitenkin vie yli vuosikymmenen ennen kuin ITER alkaa tehdä kokeitaan, tehden siitä yhden odotetuimmista ja eniten odotetuista tieteellisistä projekteista tässä vuosituhannessa.

ITER:iin liittyvä yritys

Mitsubishi Heavy Industry

Monet ITER:lle rakennetuista komponenteista ovat ainutlaatuisia, suunniteltuja ydin­tutkimuslaitosten toimesta. Mutta monet muut on rakennettu osallistuvien maiden teollisuuden johtavien yritysten toimesta, tuoden niiden valmistus‑ ja insinööri‑osaamisen tieteelliseen megaprojektiin.

Tärkeä kontribuutio on Mitsubishi Heavy Industry.

Yrityksen historia ulottuu vuoteen 1884, alun perin laivanrakennukseen. Myöhemmin se aloitti raskaiden koneiden, lentokoneiden, junien ja automobila­ren valmistuksen.

Vuonna 1995 Mitsubishi Atomic Power Industry integroitui konserniin, ja se on rakentanut 24 reaktoria Japanissa.

Tänä päivänä yrityksen tärkein tulonlähde on energiajärjestelmät (ydin-, kaasu‑ ja höyryjärjestelmät) sekä logistiikka & lämpö (HVAC, moottorit, turboahdin­t). Se on maailman #1 kaasugeneraattorissa ja CO₂‑kaappausjärjestelmissä. Työllistää yli 77 000 henkilöä, 300 sijainnissa ympäri maailmaa.

Lähde: Mitsubishi Heavy Industry

Mitsubishi on osallistunut moniin ITER:n keskeisiin komponentteihin, mukaan lukien toroidimagneetti (magnetti), divertori (plasma‑käsittely) ja korkean lämmönvirran komponentit, mukaan lukien plasman lämmitysjärjestelmä.

Lähde: Mitsubishi Heavy Industry

ITER:n lisäksi yritys aikoo hyödyntää Japanin ydinalan uudelleenkäynnistystä ja kasvavaa globaalien ydinprojektien virtaa. Yritys myös suunnittelee oman SMR‑teknologiansa kehittämistä, sekä nopea reaktori (polttaa ydinjätteitä) ja korkean lämpötilan kaasujäähdytettyjä reaktoria.

Kasvavat puolustusbudjetit hyödyttävät myös yrityksen ilmailu‑ ja laivanrakennussegmenttejä.

Tulevaisuuden teknologioissa Mitsubishi työskentelee vihreän vedyn ja vihreän ammoniakin tuotannon parissa, mukaan lukien maailman ensimmäinen ammoniakin bunkkerointiprojekti Singaporessa, jolla laivat ja kaasugeneraattorit saadaan toimimaan ammoniakin sijaan polttoaineena ja maakaasuna.

Hiilidioksidin talteenotto voi myös kasvaa vihreänä toimintana, samoin kuin korkean tehokkuuden jäähdytys datakeskuksille.

Lähde: Mitsubishi Heavy Industry

Kaiken kaikkiaan Mitsubishi Heavy Industry on monien tulevaisuuden avainteknologioiden johtaja, erityisesti jäähdytyksessä, energian tuotannossa (kaasu ja ydin) ja laivanrakennuksessa, kuten osoittaa se, että se on valittu rakentamaan monia ITER:n tärkeimpiä komponentteja.