Det vidsträckta landskapet av byggkranar och delvis färdiga byggnader, tillsammans med en massiv metall-och-stålring, beskrevs som att se ut som en "modern Stonehenge" av The New York Times i mars 2017. Det har gått ett decennium sedan byggandet av den internationella termonukleära experimentreaktorn började, känd som ITER. Projektet, som involverar 35 nationer inklusive USA, syftar till att visa att kärnfusion - kombinationen av väteisotoper för att bilda helium, samma process genom vilken stjärnor alstrar ljus och värme-kan vara en livskraftig framtida energikälla för en energihungrig värld.

Projektet har tappats av förseningar och sett att den beräknade kostnaden nästan fyrdubblats genom åren till 18 miljarder euro (22 miljarder dollar), och till och med en rapport från US Department of Energy från 2016 som stöder projektet uttryckte osäkerhet om det i slutändan kommer att bli framgångsrikt. I början av december 2017 ITER -tjänstemän meddelade att de hade nått en viktig milstolpe, genom att slutföra 50 procent av det totala byggnadsarbetet som behövs för att nå "First Plasma". Det första driftsteget, där väte kommer att förvandlas till en het, elektriskt laddad gas, för närvarande är planerat att ske 2025. (Det kommer att ta ytterligare ett decennium av arbete för att ITER ska generera energi.)

"När vi bevisar att fusion är en livskraftig energikälla, det kommer så småningom att ersätta förbränning av fossila bränslen, som inte är förnybara och ohållbara, "Bernard Bigot, ITER:s generaldirektör, förklaras i ett uttalande på projektets webbplats. "Fusion kommer att komplettera med vind, sol, och andra förnybara energikällor. ... Genom att demonstrera genomförbarheten av fusion som en ren, säker, och nästan obegränsad energikälla, vi kan lämna ett starkt arv till kommande generationer. "

I ett mejl, Columbia University professor Gerald A. Navratil, en ledande fusionsenergiforskare vars arbete påverkade ITER:s design, beskriver konstruktionens milstolpe som en "viktig händelse i utvecklingen av praktisk fusionsenergi."

ITER kommer att innehålla världens största tokamak, en magnetisk enhet som först utvecklades av sovjetiska forskare i slutet av 1960 -talet, som i huvudsak simulerar den intensiva värmen och trycket inuti den inre ugnen i en stjärna. Enligt en förklaring på ITER:s webbplats, enheten använder en kraftfull elektrisk ström för att bryta ned vätgas, ta bort elektroner från kärnorna för att bilda plasma - en het, elektriskt laddad gas. När plasmapartiklarna får energi och kolliderar, de värms upp, så småningom uppnår en temperatur mellan 100 och 300 miljoner grader Celsius (cirka 180 miljoner till 360 miljoner grader Fahrenheit). Vid det tillfället, vätekärnorna är så energiska att de kan övervinna sin naturliga tendens att stöta bort varandra, så att de kan smälta samman och bilda helium. I processen, de släpper ut enorma mängder energi.

Som denna artikel från World Nuclear Association beskriver, experimentella tokamaker har genererat energi i decennier. Men hittills, de har krävt mer energi för att fungera än fusionen genererar. Men ITER hoppas kunna övervinna den begränsningen, till viss del, med ren storlek. I artikeln om projektet i New York Times i mars 2017 beskrivs tokamaken som att den stod 30,5 meter lång och sträckte sig ytterligare 100 fot i diameter, och en beskrivning på ITER -webbplatsen säger att den kommer att väga mer än 25, 000 pund (23 ton), med en volym på 30, 000 kubikfot (840 kubikmeter). Det är 10 gånger kapaciteten för någon tidigare enhet.

Större är definitivt bättre

Som ITER -webbplatsen förklarar, en större enhet med mer volym skapar mer potential för fusionsreaktioner, höja energiproduktionen och göra enheten mer effektiv. Om det fungerar som planerat när det är fullt operativt 2035, ITER kommer att använda 50 megawatt krafteffekt för att generera 500 megawatt fusionsenergi, i form av värme. Även om ITER inte kommer att använda den energin för att generera el, det är tänkt att bana väg för framtida generationer av fusionskraftverk som skulle.

"Utformningen av ITER -experimentet bygger på en konservativ extrapolering av fusionsprestandan från våra befintliga fusionsenheter, "Navratil skriver i sitt e -postmeddelande." Det finns förtroende för att storleken och magnetfältstyrkan hos ITER gör att vi kan uppnå sitt mål att producera 500 megawatt fusionseffekt med 50 megawatt effekt in i plasma. Eftersom ITER är ett experiment som för första gången producerar en starkt smält självuppvärmd plasma, vi kommer att använda dessa resultat för att bekräfta vår förståelse av det brinnande plasmatillståndet, och kunde upptäcka några viktiga nya plasmafysikfenomen. Den information vi får från ITER kommer att utgöra grunden för att med säkerhet utforma kärnan i nästa steg i utvecklingen av fusionsenergi, som skulle syfta till att producera netto -el och skapa scenen för kommersiell distribution av fusionsenergisystem. "

Fördelar över kärnkraft

Enligt ett ITER -pressmeddelande, fusionskraftverk så småningom skulle vara jämförbara i kostnad med konventionella kärnkraftverk. Men till skillnad från kraftverk, fusionsanläggningar skulle inte producera radioaktivt avfall, tillsammans med det kostsamma problemet med vad man ska göra med det. Fusion skulle också ha en stor fördel jämfört med fossila bränslen, genom att det inte skulle pumpa in massiva mängder koldioxid och annan förorening i atmosfären och bidra till klimatförändringarna.

Och som Navratil noterar, fusion kan också ha vissa fördelar jämfört med förnybara energikällor med låga koldioxidutsläpp.

"Om det lyckas, fusionskraftverk baserade på fusionsplasmaprestanda i ITER skulle ge en kolfri källa till kontinuerlig elektrisk energiutgång utan nackdelarna med vind- och solenergisystem, som producerar elektricitet bara en del av dagen och behöver energilagring eller back-up elsystem för att stödja ett stabilt elnät, "Navratil förklarar." Med tanke på de många biljoner dollar som är involverade i vår energisysteminfrastruktur, tillgången till en sådan fusionskälla senare under detta århundrade kommer att vara ett mycket viktigt tillskott till våra källor till kolfri elektrisk kraft. "

Enligt ITER, en ananasstorlek väte har potential att generera så mycket energi genom fusion som 10, 000 ton (22, 040 pund) kol.