Μηχανικοί δουλεύουν πάνω στο πρώτο τμήμα του θαλάμου κενού, δηλαδή του δακτυλιοειδούς δοχείου μέσα στο οποίο θα σχηματιστεί το πλάσμα και θα ξεκινήσει η σύντηξη |
Στις δεκαετίες αυτές έγιναν από αρκετές χώρες πολλές προσπάθειες κατασκευής πειραματικών αντιδραστήρων σύντηξης, ορισμένοι από τους οποίους είναι ακόμη σε λειτουργική κατάσταση. Από τη λειτουργία αυτών των αντιδραστήρων βγήκαν συμπεράσματα ως προς τη βέλτιστη τεχνολογία (αποδείχθηκε ότι είναι ο σοβιετικός αντιδραστήρας τύπου «Τόκαμακ») και το μέγεθος που χρειάζεται να έχει ένας παραγωγικός αντιδραστήρας. Ο Διεθνής Θερμοπυρηνικός Πειραματικός Αντιδραστήρας (ITER) είναι η μεγαλύτερη και πιο φιλόδοξη προσπάθεια μέχρι σήμερα για να επιτευχθεί η συνένωση δύο ατόμων σε ένα, με αποδοτικό τρόπο (η παραγόμενη Ενέργεια να είναι μεγαλύτερη από αυτήν που καταναλώνεται για τη λειτουργία του). Το έργο, αξίας 25 δισεκατομμυρίων δολαρίων, κατασκευάζεται στο Σεν Πολ λε Ντουράνς της Γαλλίας και αποτελεί κοινή προσπάθεια της Ευρωπαϊκής Ενωσης, της Κίνας, της Ινδίας, της Ιαπωνίας, της Νότιας Κορέας, της Ρωσίας και των ΗΠΑ.
Ενα περίπλοκο σύστημα από χειροκίνητες ρυθμιστικές βάνες θα εξασφαλίζει ότι οι μαγνήτες θα ψύχονται από το υγρό ήλιο σε θερμοκρασία 4 βαθμών πάνω από το απόλυτο μηδέν. Οταν ολοκληρωθεί, το όλο κρυογονικό σύστημα - μικρό μέρος του οποίου αποτελούν οι βαλβίδες - θα είναι το μεγαλύτερο στον κόσμο |
Οι εγκαταστάσεις του ITER είναι εκτεταμένες και περιλαμβάνουν πολλά και πολύπλοκα βοηθητικά υποσυστήματα. Ομως καρδιά του πειράματος είναι ένας κύλινδρος βάρους 23.000 τόνων (!), όπου ισχυρότατοι υπεραγώγιμοι ηλεκτρομαγνήτες θα προσπαθήσουν να συγκρατήσουν το πλάσμα (τέταρτη κατάσταση της ύλης) θερμοκρασίας 150 εκατομμυρίων βαθμών μακριά από τα τοιχώματα (ώστε να μη λιώσουν) και για αρκετό χρόνο ώστε να αρχίσει η σύντηξη των πυρήνων υδρογόνου μέσα σ' αυτό και να συντηρηθεί όσο γίνεται περισσότερο. Συγκεκριμένα, δύο ισότοπα του υδρογόνου, το δευτέριο και το τρίτιο, θα συγκρούονται με τέτοια ταχύτητα (λόγω της πολύ υψηλής θερμοκρασίας) που οι πυρήνες τους θα συγκολλούνται, δημιουργώντας έναν πυρήνα ατόμου ηλίου. Η μικρή διαφορά μάζας του τελικού πυρήνα από το άθροισμα μαζών των δύο αρχικών θα μετατρέπεται σε Ενέργεια, με βάση τη διάσημη εξίσωση του Αϊνστάιν: E=mc2.
Ο αντιδραστήρας ITER θα περιλαμβάνει ένα από τα πιο θερμά σημεία στο σύμπαν - τον θάλαμο κενού με το πλάσμα των 150 εκατομμυρίων βαθμών - και ένα από τα πιο ψυχρά, καθώς οι μαγνήτες που θα το περιορίζουν, ώστε να μην έρχεται σε επαφή με τα τοιχώματα, θα πρέπει να διατηρούνται σε θερμοκρασία -269 βαθμών Κελσίου. Τις δύο πλευρές θα χωρίζει μια ατσάλινη «κουβέρτα» επικαλυμμένη με βηρύλιο, που θα προσδεθεί στα σημεία, που καλύπτονται με κίτρινα πώματα, για να μην μπει σκόνη |
Το πάνω μέρος του θαλάμου «Τόκαμακ», δηλαδή του κυλινδρικού χώρου του κεντρικού κτιρίου του ITER, όπου θα τοποθετηθεί ο αντιδραστήρας. «Τόκαμακ» είναι ρωσικό αρκτικόλεξο που σημαίνει «δακτυλιοειδής θάλαμος με μαγνητικά πηνία», ένα σχέδιο που αναπτύχθηκε το 1957 από τον Σοβιετικό φυσικό Ιγκόρ Γκολόβιν. Ο «Τόκαμακ» του ITER θα είναι διπλάσιου μεγέθους από τον μεγαλύτερο που υπάρχει σήμερα σε λειτουργία |
Το πλέγμα μαγνητών που θα συγκρατεί το υπέρθερμο πλάσμα θα αποτελείται από έξι δακτυλιοειδείς υπεραγώγιμους πολοειδείς μαγνήτες σαν αυτόν, που θα τοποθετηθούν ο ένας πάνω στον άλλο σε οριζόντια διάταξη. Αλλοι 18 δακτυλιοειδείς μαγνήτες θα περιβάλλουν τη μηχανή κάθετα και ένας μεγάλος κεντρικός σωληνοειδής μαγνήτης θα βρίσκεται στο κέντρο, σχηματίζοντας το μεγαλύτερο σύμπλεγμα υπεραγώγιμων μαγνητών που έχει κατασκευαστεί ποτέ |
Κατασκευασμένοι από κράμα νιοβίου - ψευδαργύρου και νιοβίου - τιτανίου, οι πολοειδείς μαγνήτες είναι τα μόνα εξαρτήματα του ITER που κατασκευάζονται επιτόπου στις εγκαταστάσεις του. Με διαμέτρους από 17 έως 24 μέτρα και ζυγίζοντας μέχρι 400 τόνους ο καθένας, είναι πολύ μεγάλοι για να κατασκευαστούν αλλού και να μεταφερθούν. Στη φωτογραφία το πολοειδές πηνίο πεδίου αριθμός 6 εμφανίζεται μέσα στον κρυοστάτη του |