Coraz bliżej "darmowej" energii? Fuzja bliższa rzeczywistości
Wśród fizyków jądrowych od dziesięcioleci powtarzany jest dowcip, mówiący, że “energia syntezy jądrowej to energia przyszłości, i zawsze nią będzie". Ale kilka grup naukowych z całego świata jest przekonanych, że fuzyjne elektrownie mogą powstać już za kilka lat.
W ślad za tymi obietnicami idą duże pieniądze. Czy tym razem doczekamy się fuzyjnej rewolucji?
Założenie jest proste. Bierzemy dwa atomy i zderzamy je ze sobą z niewiarygodnie dużą prędkością. W wyniku tego zderzenia powstaje nowy, większy atom - i mnóstwo uwolnionej energii. Przekształcona w elektryczność, ta energia może zasilać domy, fabryki i biura niemal bez ubocznych skutków takich jak zanieczyszczenia czy odpady jądrowe. Tanio i bezpiecznie.
Ale przeprowadzenie takiego procesu w sposób kontrolowany od dziesięcioleci okazuje się bardzo trudnym zadaniem. Szczególne trudności wiążą się z podtrzymywaniem fuzyjnej reakcji tak, by trwała dłużej, niż milisekundy. Ale w ciągu ostatniego roku synteza jądrowa zbliżyła się do rzeczywistości.
Według kilku zespołów naukowych już za kilka lat będziemy dysponowali systemami, w których kontrolowana przez nich reakcja syntezy będzie generowała więcej energii niż potrzeba do jej podtrzymania. Inwestorzy lubiący ryzyko wpompowują miliardy w firmy, obiecujące budowę pierwszej elektrowni termojądrowej do początku lat 30. A Biały Dom tworzy ulgi podatkowe i programy dotacji, które mają pomóc rozwijać ten rodzaj energetyki.
Wyzwania pozostają
"Jesteśmy w bardzo ekscytującym miejscu" mówi “Washington Postowi" Dennis G. Whyte, dyrektor Plasma Science and Fusion Center w MIT. "Ale musimy też być realistami w tym sensie, że nadal jest to bardzo trudne".
Prace nad technologiami pozwalającymi na kontrolowaną syntezę jądrową trwają od lat 50. Radzieccy naukowcy zaprojektowali maszynę zwaną tokamakiem — urządzenie w kształcie pączka, które wykorzystuje pola magnetyczne do kontrolowania plazmy i podgrzewania jej do ekstremalnie wysokich temperatur potrzebnych do zderzenia się jąder wodoru.
W kolejnych latach kilka krajów zdecydowało się współpracować nad badaniami nad fuzją. W latach 70. kraje europejskie rozpoczęły prace nad eksperymentem syntezy jądrowej, zwanym Joint European Torus. W latach 80. Stany Zjednoczone i Związek Radziecki stworzyły wspólny Międzynarodowy Eksperymentalny Reaktor Termojądrowy.
Ta współpraca dała postępy. Dziś jesteśmy w stanie ogrzewać i podtrzymywać plazmę o temperaturach do 150 milionów stopni Celsjusza. Ale w ciągu ostatnich dwóch dekad tempo postępów zwolniło.
Do akcji wkroczyło jednak kilkanaście firm z sektora prywatnego. Stosują różne podejścia: jedne wykorzystują pola magnetyczne, podczas gdy inne próbują wywoływać reakcje syntezy poprzez implozję maleńkich granulek atomów wodoru.
Magnes
Commonwealth Fusion Systems, firma która została utworzona przez inżynierów z MIT, zebrała w grudniu 1,8 miliarda dolarów od inwestorów na rozwój swoich technologii. Trzy miesiące wcześniej firma zaprezentowała magnes, który ma pozwolić jej tokamakowi produkować “energię netto" - czyli, mówiąc prostym językiem, dawać więcej energii, niż zużywa. Pieniądze pozwolą firmie postawić w Devens w stanie Massachusetts pełnowymiarowy prototyp urządzenia o nazwie SPARC. Jeśli urządzenie, które ma być gotowe do 2025 r., pozwoli wyprodukować energię netto, firma planuje zbudować prawdziwą elektrownię termojądrową, która mogłaby zacząć dostarczać elektryczność do sieci już na początku lat 30. XXI wieku.
Firma spodziewa się, że do budowy elektrowni niezbędna będzie pomoc ze strony rządu. Do dziś Commonwealth Fusion Systems wydało na rozwój swojej technologii około 40 mld dol. z pożyczek.
Sprawa jest coraz bardziej paląca, bo energia fuzyjna - która nie generuje gazów cieplarnianych i wymaga jedynie stosowania najpowszechniejszych w naturze pierwiastków, jest jedną z najlepszych nadziei na powstrzymanie kryzysu klimatycznego. Ale żeby pomóc w jego zatrzymaniu, musi być tania i prosta w stosowaniu. Droga i złożona elektrownia fuzyjna której budowa zajmie dziesięciolecia nie będzie szczególnie pomocna.
"Martwię się, że dojdziemy do systemu, w którym nie będziemy w stanie wystarczająco szybko uczynić go ekonomicznie atrakcyjnym" mówi Whyte. “Czy możemy to osiągnąć? Myślę, że tak. Ale nie ma na to gwarancji"
