Trwa między mocarstwowy wyścig o pierwszeństwo w dostępie do nieograniczonych źródeł energii, produkowanych przez reaktory termojądrowe. Niemcy chcą w tej dziedzinie być światowym liderem, mając ku temu wszelkie potrzebne dane związane z kadrą naukową, licznymi firmami tego typu i poparciem rządu oraz jego kanclerza. Pierwsza demonstracyjna elektrownia termojądrowa w tym kraju, ma być uruchomiona w latach trzydziestych XXI wieku.
Podana w pierwszych dniach października zapowiedź niemieckich naukowców i polityków zbudowania do 2030 roku pierwszego na świecie reaktora termojądrowego spotkała się z powszechnym zainteresowaniem. Popularne media zamieściły krótkie i lakoniczne informacje na ten temat. Sprowadzają się one do wiadomości, że niemiecki rząd w październiku 2025 przyjął „Plan działań na rzecz syntezy jądrowej”, który obejmuje osiem konkretnych obszarów wymagających realizacji.
Finansowanie badań naukowych ma zostać wzmocnione, a w ramach programu „Fuzja 2040” kwota finansowania wzrośnie do ponad dwóch miliardów euro. Ponadto ma powstać ekosystem syntezy jądrowej łączący naukę i przemysł, aby promować transfer wiedzy i budować łańcuchy wartości. Wyznaczony cel jest ambitny: Niemcy mają stać się gospodarzem pierwszej na świecie komercyjnej elektrowni termojądrowej.
Czym jest fuzja jądrowa?
Fuzja jądrowa jest uważana za jeden z najbardziej obiecujących sposobów rozwiązania globalnego problemu energetycznego. W tym procesie lekkie jądra atomowe wodoru łączą się ze sobą, tworząc atomy helu. Proces ten uwalnia ogromne ilości energii, tak jak dzieje się to w Słońcu. W przeciwieństwie do konwencjonalnego rozszczepienia jądrowego, stosowanego w elektrowniach jądrowych, fuzja nie wytwarza długożyciowych odpadów radioaktywnych i nie może wymknąć się spod kontroli. Praktyczne wdrożenie syntezy jądrowej stanowi jedno z największych wyzwań technicznych naszych czasów.
Ziemskie trudności jej odtworzenia
Aby umożliwić fuzję, konieczne jest osiągnięcie temperatury około 150 milionów stopni Celsjusza. W tych ekstremalnych warunkach jądra atomowe łączą się, tworząc hel, uwalniając 17,6 megaelektronowolta na reakcję. Energia zawarta w jednym kilogramie mieszanki deuteru i trytu odpowiada energii 55 000 baryłek oleju napędowego lub 18 630 ton węgla kamiennego. Kolejnym problemem są niezwykle silne magnesy niezbędne do utrzymania gorącej plazmy. Te wysokotemperaturowe magnesy nadprzewodzące są technicznie niezwykle złożone i muszą działać niezawodnie, aby kontrolować plazmę.
Magnesy muszą być tak silne, aby plazmę, w której zachodzą reakcje utrzymać w powietrzu, bez jej dotykania z jakąkolwiek częścią urządzenia, które na skutek tak wysokiej temperatury, natychmiast zostałaby zniszczone. Co więcej, konieczne jest opracowanie materiałów, które będą w stanie wytrzymać intensywne promieniowanie neutronowe bez utraty integralności strukturalnej.
Według niemieckich opinii naukowych opóźniony francuski projekt ITER pokazuje, że nawet ugruntowana współpraca międzynarodowa boryka się z trudnościami. Do najważniejszych z nich należy produkcja izotopu wodoru – trytu, który jest jednym z najtrudniejszych do uzyskania w wymaganych ilościach, ponieważ bardzo rzadko występuje on w naturze i musi być wytwarzany w samej elektrowni. Naukowcy pracują nad uzyskaniem trytu z litu za pomocą bombardowania neutronami, ale technologia ta nie jest jeszcze dopracowana.
Postęp techniczny
Kluczowym problemem jest utrzymanie w powietrzu plazmy, w której zachodzą reakcje energetyczne. Jak dotychczas najdłużej udało się to we francuskim termo reaktorze fuzyjnym przez 22 minuty. Ten czas w miarę zastosowania nowych rozwiązań, znacząco się wydłuża. Początkowo był on liczony w sekundach, teraz w minutach, a wszystko wskazuje na to, że w przyszłości będzie to ciągła reakcja. Szczegóły postępu technicznego w tej specjalności nie są chętnie podawane do publicznej wiadomości. Przykładowo o francuskim sukcesie w pierwszych dniach października poinformował izraelski portal techniczny Energy Reports.
Bardziej rozwinięte relacje na ten temat znajdują się na specjalistycznych stronach internetowych. Korzystając z tych źródeł, nie ukrywa się w nich naukowego wyścigu w praktycznym wdrożeniu tej technologii, w której Niemcy chcą wyprzedzić Stany Zjednoczone oraz swoich europejskich partnerów. Toczą oni zaciętą międzynarodową rywalizację o pozycję lidera w dziedzinie syntezy jądrowej. Ważnym partnerem są Stany Zjednoczone, które osiągnęły ważny kamień milowy dzięki przełomowi w Livermore, gdzie w 2022 roku po raz pierwszy w historii wyprodukowano więcej energii w wyniku fuzji jądrowej niż jej zużyto. Nad technologią tą intensywnie pracują również Chiny, Japonia i inne kraje.
Walka z czasem
Niemieckie firmy podkreślają, że ich głównym konkurentem jest czas, a nie inne firmy. Jeśli jednej firmie uda się wprowadzić technologię do etapu dojrzałości rynkowej, pomoże to całej branży. Niemniej jednak jest oczywiste, że Niemcy muszą działać szybko, aby nie zaprzepaścić swojej przewagi technologicznej i zapobiec komercjalizacji niemieckiego know-how w innych krajach. Uważają oni, że mają doskonałe warunki, aby odegrać wiodącą rolę w dziedzinie syntezy jądrowej. Baza przemysłowa jest już gotowa, podobnie jak wysoko wykwalifikowani specjaliści i silne zaplecze badawcze. Co ciekawe, nawet amerykański przełom w Livermore został osiągnięty dzięki niemieckiej technologii – specjalne szkło do systemu laserowego pochodziło z firmy Schott z Moguncji, a w projekt zaangażowana była również firma inżynieryjno-mechaniczna Trumpf.
Pionierzy
Trzy niemieckie startupy stały się pionierami w dziedzinie fuzji jądrowej. Są nimi: Monachijski Marvel Fusion, który koncentruje się na fuzji laserowej i pozyskał już na ten cel 385 milionów euro. Firma planuje jednak przenieść część swojego rozwoju do Stanów Zjednoczonych, co rodzi pytania o przyszłość niemieckiego know-how. Następna jest Proxima Fusion, również z siedzibą w Monachium, która jest spółką typu spin-off Instytutu Fizyki Plazmy im. Maxa Plancka i koncentruje się na technologii stellaratorowej. Firma otrzymała rekordowe finansowanie w wysokości 130 milionów euro w 2025 roku, co stanowi największą prywatną inwestycję w europejską syntezę jądrową. Trzecim pionierem jest Focused Energy z Darmstadt, który pracuje nad fuzją inercyjną z wykorzystaniem technologii laserowej i pozyskał 200 milionów dolarów. W firmę tę RWE zainwestowało 10 milionów euro jako partner strategiczny.
Gauss Fusion, niemiecka firma technologiczna, poinformowała, że w ciągu najbliższych dziesięciu dni przekaże Kancelarii Premiera Niemiec projekt pierwszej w Europie elektrowni termojądrowej. Milena Roveda, prezes Gauss Fusion, zaprezentowała projekt ten na kongresie klimatycznym organizowanym przez niemiecką federację branżową BDI (Bundesverband der Deutschen Industrie). Wydarzenie to miało miejsce zaledwie kilka dni po tym, jak niemiecki rząd ogłosił Plan Działań na rzecz Fuzji o wartości 2 miliardów euro (2,33 miliarda dolarów), który będzie obowiązywał do 2029 roku. Przy tej okazji Niemcy oświadczyły, że ich celem jest wyjście poza badania podstawowe i przyjęcie podejścia opartego na przemyśle, co pozwoli im stać się światowym liderem w wyścigu o rozwój energii pochodzącej z fuzji — technologii, która odtwarza proces napędzania słońca w celu wytwarzania energii elektrycznej.
Pierwszy reaktor termojądrowy
Niemieckie startupy planują uruchomić swoje pierwsze reaktory już na początku lat trzydziestych XXI wieku. Jednak te wczesne elektrownie nie będą jeszcze opłacalne komercyjnie, ale posłużą jako demonstracje tej technologii. Eksperci tego kraju spodziewają się, że prawdziwie komercyjne i ekonomicznie opłacalne elektrownie fuzyjne będą gotowe pod koniec lat trzydziestych lub na początku lat czterdziestych XXI wieku.
Adam Maksymowicz
