Możliwości jakie niosą ze sobą fuzja jądrowa są dostrzegane na całym świecie. Wizja praktycznie niczym nieograniczonej, bezemisyjnej energii odpowiada celom wielu państw, których gospodarki stale się rozwijają, jednak komercjalizacja tej technologii zajmie lata i pochłonie jeszcze ogromne ilości środków – pisze Jacek Perzyński, redaktor BiznesAlert.pl.
Warto zwrócić uwagę, że pozyskiwanie energii z fuzji jądrowej to obecnie jeden z najważniejszych celów ludzkości. Proces ten nazywany jest czasami ostatecznym źródłem zielonej energii, bo ma być niezwykle bezpieczny i ekologiczny. Co ważne, nie zagraża człowiekowi i środowisku. Produkuje niewiele radioaktywnych odpadów, które mają rozkładać się w ciągu zaledwie 100 lat. Technologia ta jest określanq przez ekspertów jako „idealne źródło energii”.
Fuzja zachodzi, gdy jądra dwóch lekkich atomów, takich jak wodór, podgrzane do ekstremalnych temperatur, łączą się w jedno cięższe jądro, uwalniając ogromne ilości energii.
Mimo obiecujących wyników badań należy pamiętać, że jest jeszcze daleka droga do zbudowania elektrowni z reaktorem fuzyjnym.
Potrzeba czasu i pieniędzy
Aby stworzyć elektrownie, potrzebujemy uzyskać znacznie więcej energii, niż jej użyliśmy do przeprowadzenia fuzji, a przede wszystkim potrzeba ogromnych nakładów finansowych.
Według badania Fusion Industry Association (FIA), chcąc opanować proces syntezy jądrowej za pomocą laserów lub magnesów, prywatne firmy i laboratoria rządowe wydały w zeszłym roku 500 milionów dolarów na swoje łańcuchy dostaw.
Jednak wiele wskazuje na to, że koszty jeszcze bardziej wzrosną. Jak wynika z ankiety przeprowadzonej wśród około dwudziestu firm działających w tej branży, wydatki te mają wynieść do 7 miliardów dolarów.
Oczekuje się, że znaczna część kosztów łańcucha dostaw zostanie przeznaczona na wysokiej jakości stal i beton oraz drut nadprzewodzący do budowy zakładów, w których paliwa będą podgrzewane do temperatury ponad 100 milionów stopni Celsjusza w specjalnych komorach. Środki trafią również na supermagnesy, lasery i specjalne zasilacze.
Szacuje się, uruchomienie pierwszego obiektu nastąpi w latach 2035-2050.
Są też inne wyzwania
Andrew Holland, szef FIA, powiedział, że nie ma obaw o geopolityczne ryzyko dostaw w łańcuchu dostaw, ponieważ żadne kluczowe części ani materiały nie są narażone na globalne niedobory, ani nie pochodzą z niestabilnych krajów.
– Największym wyzwaniem, szczerze mówiąc, jest po prostu skala – powiedział Holland. – Chcemy mieć pewność, że firmy w łańcuchu dostaw są świadome nadchodzącej fuzji, aby mogły dokonywać inwestycji na większą skalę – dodał.
Istotne jest, że na całym świecie brakuje trytu, będący paliwem, które wiele firm planuje wykorzystać do zasilania elektrowni termojądrowych. Jednak Holland uważa, że nie stanowi to problemu, ponieważ firmy planują rozmnażanie trytu w elektrowniach termojądrowych przy użyciu litu.
Dodał, że elektrownia termojądrowa potrzebowałaby tylko takiej ilości litu, jaka znajduje się w około czterech pojazdach elektrycznych.
Już są dokonywane przełomowe odkrycia
W grudniu 2022 roku Stany Zjednoczone osiągnęły sukces w opracowaniu tej technologii. Naukowcom z National Ignition Facility (NIF) po raz pierwszy udało się osiągnąć dodatni bilans energetyczny fuzji jądrowej.
Naukowcy w ośrodku Livermore w Kalifornii, gdzie działa National Ignition Facility osiągnęli bardzo znaczący przełom. W NIF 5 grudnia 2022 roku po raz pierwszy udało się osiągnąć dodatni bilans energetyczny. Wyprodukowano więc więcej energii, niż użyto do przeprowadzenia eksperymentu.
Eksperyment przebiegł w następujący sposób: wiązki laserów o dużej mocy skierowano w kierunku próbki składającej się z deuteru i trytu, która była wielkości ziarnka pieprzu. Lasery pozwoliły na osiągniecie temperatury rzędu 3 mln stopni Celcjusza, wywołując tym samym proces fuzji jądrowej.
Chiny i Japonia też działają
Japonia planuje przyspieszyć prace nad zakończeniem budowy prototypowego reaktora termojądrowego. Deklaracje są poważne, ponieważ rząd w Tokio zapowiedział wpisanie rozwoju technologii fuzji jądrowej do swojej strategii energetycznej. Co ważne, kraj od dawna prowadzi badania nad syntezą termojądrową i ma w tej dziedzinie silną pozycję oraz spore doświadczenie.
Reaktor opracowywany od 2006 roku przez japoński instytut badań jądrowych powstaje w miejscowości Rokkasho na północnym wybrzeżu kraju i ma się opierać na technologii magnetycznego uwięzienia plazmy, która jest jedną z metod uzyskiwania energii w procesie kontrolowanej fuzji.
Co więcej, w kwietniu tego roku chińscy naukowcy pochwalili się pobiciem nowego rekordu świata przez swój tokamak EAST. Konstrukcja była w stanie wygenerować i utrzymać plazmę aż czterokrotnie dłużej niż wynosił poprzedni rekord. Według naukowców prace przy konstrukcji i udane testy położyły solidne fundamenty pod budowę w pełni funkcjonalnych reaktorów fuzyjnych.
Chińczycy pochwalili się, że ich „Sztuczne Słońce” ustanowiło rekord świata w czasie utrzymania gorącej plazmy. Reaktor Tokamak EAST był w stanie ją utrzymać przez 403 sekund, bijąc poprzedni rekord wynoszący 101 sekund, ustanowiony przez tę samą konstrukcję w 2017 roku.
Z perspektywy naukowców to kluczowa informacja, bo taka specyfika jest istotna przy przyszłej budowie niedrogich reaktorów fuzyjnych.
Podsumowując, wyniku badań nad fuzją jądrową prezentują się bardzo obiecująco, a sama technologia może okazać się „świętym Graalem” w świecie energetyki, zapewniając ludzkości bezpieczne, nieszkodliwe dla środowiska i wysoce efektywne źródło energii.
Z drugiej strony miną dekady zanim ta technologia zostanie wdrożona, więc nie należy czekać, aż fuzja jądrowa rozwiąże wszelkie bolączki związane z transformacją energetyczną. Fuzja jądrowa rzeczywiście może okazać się remedium na wiele problemów, ale komercjalizacja tej technologii zajmie lata i pochłonie jeszcze ogromne ilości środków.
Opracował Jacek Perzyński
