ENERGETIKA BUDUĆNOSTI

Pet sekundi fuzije danas, neograničena struja sutra

16.02.2022 u 09:26

Bionic
Reading

Među nuklearnim znanstvenicima kruži šala da je komercijalni fuzijski nuklearni reaktor za proizvodnju električne energije udaljen 30 godina – i da će to zauvijek biti. Najnoviji rezultati koji stižu iz Ujedinjenog Kraljevstva ukazuju da bi stvar ipak mogla biti samo šale, a ne i okrutna istina

Kad bi znanost doista uspjela pronaći način učinkovite proizvodnje struje fuzijom atoma, čovječanstvo bi dobilo izvor praktički neograničene, jeftine, ekološki prihvatljive i sigurne energije. A time bi riješilo i dobar dio svojih problema.

Fizikalni zakoni na kojima počiva nuklearna fuzija dobro su poznati: potrebno je samo proizvesti dovoljno visoke temperature – poput onih u jezgri Sunca - i natjerati jezgre jednostavnih elemenata poput vodika ili helija da se spoje i u nuklearnoj reakciji oslobode energiju. Toplinu koja pritom nastaje treba samo iskoristiti za proizvodnju električne energije, baš kao što danas struju proizvodimo zahvaljujući toplini nastaloj sagorijevanjem ugljena, nafte, plina ili fisijom teških elemenata poput uranija.

I znamo da fuzija dobro funkcionira: zahvaljujući njoj Sunce zrači energiju već više od pet milijardi godina, a procjenjuje se da će to činiti još barem toliko, sve dok ne potroši sav vodik u svojoj jezgri.

Pošto je niz znanstvenika - među kojima su Arthur Eddington, Friedrich Hund, Mark Oliphant i Hans Bethe – objasnio fizikalna načela fuzije, prva istraživanja počela su u Sjedinjenim Državama tijekom Drugog svjetskog rata u sklopu Projekta Manhattan. I bila su uspješna – u vojne svrhe. Pošto su proizvedene fisijske nuklearne bombe koje su u kolovozu 1945. godine bačene na Hirošimu i Nagasaki, sedam godina kasnije, 1. studenoga 1952. godine, prvi je puta u povijesti izvedena samoodrživa nuklearna fuzija u testu termonuklearne, odnosno vodikove bombe, na atolu Enewetak usred Tihog oceana.

Čovječanstvo je dakle uspješno stvorilo fuzijsko oružje za masovno uništavanje, ali mirnodopska proizvodnja fuzijske energije pokazala se beskrajno kompliciranijim problemom. Da bi se komercijalno iskoristila, fuzijska reakcija mora proizvoditi više energije nego što je potrebno da se održava, mora biti stabilna i mora biti kontinuirana: sve to se pokazalo težim nego što se očekivalo. Pokušaji razvoja komercijalnih fuzijskih reaktora traju otprilike od kraja četrdesetih godina, a od tada datiraju i korijeni šale s početka teksta, čiji su anonimni autori ipak pogriješili. Dosad je izgrađeno više od stotinu eksperimentalnih fuzijskih reaktora u kojima su testirani razni pristupi, među kojima nijedan nije bio komercijalno održiv.

Najnoviji pokušaj čovječanstva da ukroti fuzijsku energiju događa se na jugu Francuske, u znanstvenom kompleksu Cadarache. Tamo se već devet godina gradi fuzijski reaktor u sklopu projekta ITER. Riječ je o istinski globalnom projektu u kojemu novcem i znanjem sudjeluje sedam glavnih partnera: Europska unija, Sjedinjene Države, Kina, Japan, Rusija, Indija i Južna Koreja, te još desetak manjih zemalja-partnera. Procjenjuje se da će troškovi ITER-a u konačnici doseći gotovo 50 milijardi eura, te da će to biti najskuplji i najsloženiji znanstveni eksperiment u povijesti.

Krajem prosinca prošle godine postignuta je važna prijelomnica u pokusima koji se odvijaju u sklopu ITER-a: znanstvenici u Centru za fuzijsku energiju Culham u britanskom Oxfordshireu uspjeli su u postrojenju JET (Joint European Torus) održati fuzijsku reakciju tijekom pet sekundi – a to je u svijetu fuzijskih eksperimenata čitava vječnost - i pritom proizvesti 59 megadžula energije, čime je srušen dotadašnji rekord od 21,7 fuzijskih megadžula iz 1997. godine. Riječ je o važnom postignuću jer održavanje stabilne fuzijske reakcije tijekom pet sekundi znači, kako je rekao jedan od sudionika eksperimenta, 'da nema nikakvih zapreka da se fuzijska reakcija održava i pet minuta, i pet sati, i pet dana'. Koristeći se iskustvima i podacima niza eksperimenata koji se odvijaju diljem svijeta - poput ovog u JET-u - sam ITER-ov eksperimentalni reaktor u Cadaracheu trebao bi biti dovršen do 2025. godine. Hoćemo li i tada govoriti da je komercijalni fuzijski reaktor udaljen trideset godina?