Laboratorium fuzji nad jeziorem

Po co jest to centrum

Fuzja jądrowa to proces, dzięki któremu świeci Słońce. Od dziesięcioleci fizycy próbują odtworzyć ją na Ziemi jako źródło elektryczności. Paliwo trzeba rozgrzać tak, by stało się plazmą, czyli gazem naładowanych cząstek, a potem utrzymać je z dala od wszystkich ścian za pomocą pól magnetycznych. Tym właśnie zajmuje się Swiss Plasma Center. Na swoich stronach SPC stawia sobie za cel lepsze zrozumienie fizyki plazmy i doprowadzenie do tego, by fuzja odegrała centralną rolę w transformacji energetycznej.

Centrum jest też szkołą. W 2023 r. EPFL opisywała je jako zespół około 200 badaczy, techników i studentów, w tym około 50 doktorantów, i podawała, że jego kurs internetowy o fuzji jądrowej ukończyło 45 tysięcy osób. Podstawy wyjaśniamy na stronie Magnetyczna butelka na gwiazdę.

Od PPL do SPC

Historia zaczyna się w 1961 r., kiedy z inicjatywy szwajcarskiego komitetu specjalnego do spraw nauki o atomie powstało Laboratorium Fizyki Plazmy (PPL). W 1968 r. zmieniło nazwę na Centre de recherches en physique des plasmas (CRPP) i stało się głównym szwajcarskim laboratorium fizyki plazmy i fuzji. W 1973 r. weszło w skład EPFL.

W 1978 r. Szwajcaria i Euratom, Europejska Wspólnota Energii Atomowej, podpisały umowę o współpracy w badaniach nad fuzją; od tej pory CRPP razem ze szwajcarską administracją federalną reprezentowało Szwajcarię w komitetach sterujących Euratomu. W 1989 r. laboratorium utworzyło grupę plazmy przemysłowej, a w 1995 r. zbudowało pierwszy masowo równoległy system obliczeniowy do badań nad fuzją.

Jako CRPP laboratorium zbudowało tokamaki TCA, a potem TCV, a w 1992 r. uruchomiło stanowisko testów nadprzewodników SULTAN w Instytucie Paula Scherrera w Villigen. W 2002 r. CRPP stało się centrum Wydziału Nauk Podstawowych EPFL, a w 2003 r. doszło urządzenie TORPEX do podstawowej fizyki plazmy. W 2014 r. CRPP przystąpiło do konsorcjum EUROfusion, a w 2015 r. przemianowano je na Swiss Plasma Center i rozszerzono jego infrastrukturę i zakres działalności; w tym samym roku na TCV zainstalowano pierwszy system grzania wiązką neutralną.

Czym zajmuje się centrum

SPC dzieli swoją pracę na kilka kierunków badań. Na stronie o badaniach opisuje te:

• tokamak TCV, z kształtowaniem plazmy i grzaniem elektronowo-cyklotronowym – częściowo na potrzeby ITER, częściowo w poszukiwaniu innych dróg do prototypu reaktora;
• teoria i symulacje numeryczne, czyli modele, które pozwalają rozumieć, przewidywać i kontrolować zachowanie plazmy;
• fizyka plazmy niskotemperaturowej i jej zastosowania, od produkcji przemysłowej po organizmy żywe;
• współpraca międzynarodowa: naukowe wykorzystanie JET, budowa ITER i przygotowanie jego eksperymentów oraz projekt DEMO;
• nadprzewodnictwo dla magnesów fuzyjnych, na stanowisku SULTAN w Villigen.

Mniej znane kierunki, od podstawowej fizyki plazmy po nadprzewodniki, opisujemy na stronie Nie tylko tokamak.

Po co małemu krajowi tokamak

Wielkie projekty fuzyjne, takie jak ITER, buduje wiele państw razem, ale opierają się one na mniejszych maszynach, na których pomysły można najpierw wypróbować. TCV jest jedną z nich. EUROfusion podkreśla, że średnie tokamaki pozwalają prowadzić eksperymenty, których nie dało się wykonać na dużym europejskim tokamaku JET, uzupełniają i potwierdzają jego wyniki oraz poszerzają bazę danych doświadczalnych. Ponieważ TCV może tak swobodnie zmieniać kształt plazmy, szczególnie dobrze nadaje się do pytań o utrzymanie ciepła, stabilność i odprowadzanie strumienia ciepła. Według osi czasu SPC w 2013 r. EUROfusion wybrało go jako jedną z trzech krajowych maszyn w Europie zaangażowanych w projektowanie ITER i rozwój DEMO.

SPC opisuje swój tokamak jako jedyny taki w Szwajcarii. Centrum przyjmuje grupy zwiedzających; zob. Podróże naukowe.

Część europejskiego programu badań nad fuzją

Badania nad fuzją w Europie koordynuje EUROfusion, konsorcjum krajowych laboratoriów. SPC opisuje je jako współpracę 30 organizacji badawczych i uczelni z 25 państw europejskich i podaje, że samo w nim uczestniczy (stan na 3 listopada 2026 r.).

Program doświadczalny EUROfusion korzysta z czterech średnich tokamaków: ASDEX Upgrade w Niemczech, MAST Upgrade w Wielkiej Brytanii, WEST we Francji i TCV w Lozannie. Według szwajcarskiego Sekretariatu Stanu ds. Edukacji, Badań i Innowacji (SERI) SPC reprezentuje Szwajcarię w EUROfusion. Szwajcaria współpracuje z Euratomem w dziedzinie fuzji od 1979 r.

Szwajcaria, ITER i pięć lat przerwy

ITER, wielki międzynarodowy eksperyment fuzyjny budowany na południu Francji, po stronie europejskiej zaopatruje agencja Fusion for Energy (F4E). SERI podaje, że Szwajcaria uczestniczyła w ITER za pośrednictwem F4E od 2007 r. i w latach 2007–2020 wpłaciła na jego budowę łącznie 274,5 mln CHF. Szwajcarskie firmy i instytucje mogły dostarczać sprzęt m.in. z dziedziny kriogeniki, mechaniki, zasilania, systemów grzania i diagnostyki.

Od 2021 do końca 2025 r. ten udział był przerwany, bo Szwajcaria nie była stowarzyszona z programem badawczym Euratomu. W tym czasie SPC pozostało w EUROfusion jako partner stowarzyszony bez prawa głosu, za pośrednictwem niemieckiego Instytutu Fizyki Plazmy Maxa Plancka, finansowany przez rząd Szwajcarii. EPFL pisała później, że EUROfusion zapewniło szwajcarskim partnerom pełny udział naukowy przez cały ten okres przejściowy.

10 listopada 2025 r. Szwajcaria i Unia Europejska podpisały umowę o udziale Szwajcarii w programach UE. Na jej podstawie stowarzyszenie z programem Horyzont Europa i Euratomem obowiązuje wstecznie od 1 stycznia 2025 r., a od 1 stycznia 2026 r. Szwajcaria jest znów członkiem Fusion for Energy; F4E mówi o pełnym członkostwie z udziałem we władzach agencji. ITER zaznacza, że Szwajcarzy mogą znów ubiegać się o pracę w ITER, a szwajcarskie firmy – startować w jego przetargach (stan na 3 listopada 2026 r.).

W komunikacie EPFL ze stycznia 2026 r. dyrektor SPC Paolo Ricci wymienił, w czym centrum chce mieć udział: w eksploatacji ITER, projektowaniu przyszłych urządzeń fuzyjnych, materiałach i komponentach, technologiach trytu i zaawansowanej diagnostyce.