Napaja zvezde, spremenila naj bi človeštvo

Poglobljeno 20. Feb 202206:00 > 17:45
Fuzija, plazma,Sonce
Foto: NASA/Goddard/SDO

Reševanje problema energetike in oskrbe z energijo je gotovo eno ključnih vprašanj prihodnosti. Sveti gral na področju energetike pa so fuzijski reaktorji, ki bi človeštvu zagotavljali poceni in čisto električno energijo kar iz vode. Zveni nadrealistično, a znanstveniki so prepričani, da je to mogoče. Po svetu se vlaga milijone, milijarde evrov, da bi to nekoč postala realnost. Kako so videti reaktorji, ki danes stojijo v Evropi, Ameriki, Aziji ... Kako daleč smo, je napredek počasen, kaj bi pomenilo, če fuzija uspe?

Fuzija je pravzaprav dobro poznan proces, fuzijsko energijo pa, ne da bi se tega zavedali, vsakodnevno, posredno uporabljamo. Še več, ključna je za obstoj življenja na našem planetu. Največji fuzijski reaktor, ki ga danes poznamo, je namreč Sonce.

Ta proces, ki je v vesolju povsem običajen, saj daje energijo vsem zvezdam, želijo znanstveniki poustvariti na Zemlji ter tako na neki način ustvariti umetno sonce na Zemlji.

Cilj je razviti elektrarno, ki bo proizvajala energijo s podobnim procesom, kot poteka v središču Sonca. Če bo znanstvenikom to uspelo, bi človeštvo pridobilo nekaj, kar se danes mnogim zdi nemogoče – neomejen, čist in varen vir energije.

Fuzija, plazma, Sonce
NASA/Goddard/Solar Dynamics Observatory

Na sliki je manjši izbruh plazme na Soncu. Takšni dogodki se na Soncu dogajajo skoraj vsak dan.

Tako pomembna kot vesoljski program

Pomen projekta je zato tako izjemen, da bi ga lahko primerjali z vesoljskim programom Apollo, katerega cilj je bil pristanek na Luni – “gre za poseben cilj z veliko tehničnimi izzivi, vendar s še večjim dobičkom”, je za N1 povedala profesorica in znanstvena direktorica Inštituta Max Planck za fiziko plazme in koordinatorka evropskega programa za fuzijo EUROfusion dr. Sibylle Günter.

“Fuzija je namreč edini novi vir energije, ki bi lahko v drugi polovici tega stoletja zagotavljal stabilen, vremensko neodvisen vir velikih količin električne energije brez emisij ogljikovega dioksida. Če upoštevamo celoten energetski sistem, ni ničesar bolj pomembnega, saj lahko večino potreb človeštva dejansko prevedemo v potrebo po energiji.”

To je še posebej pomembno, ker se število prebivalcev Zemlje močno povečuje in ker se povečuje poraba energije v državah v razvoju, zaradi obojega pa naj bi se po napovedih do leta 2100 poraba električne energije povečala petkratno, je poudarila Günter.

Kljub velikim prizadevanjem znanstvenikov danes še ni popolnoma jasno, ali bi fuzija lahko pomenila resen alternativni vir energije. A zadnji prelomni dosežki kažejo, da smo na zelo dobri poti, znanstveniki pa so prepričani, da je fuzija le še vprašanje časa in da smo ji danes bližje kot kadarkoli.

Sibylle Günter
osebni arhiv S. Günter

Profesorica in znanstvena direktorica Inštituta Max Planck za fiziko plazme dr. Sibylle Günter.

Fuzija – proces, ki napaja zvezde

Fuzija je proces zlivanja jeder lahkih atomskih elementov, kot je vodik, pri visokih temperaturah, pri čemer nastanejo jedra težjih elementov, kot je helij. Pri tem se sprosti ogromno energije v obliki toplote.

Energija se sprošča zato, ker imajo jedra, ki pri fuziji nastanejo, manjšo maso kot jedra, ki vstopajo v reakcijo. Razlika v masi se zato po slavni Einsteinovi formuli E = m c2 manifestira kot energija, je pojasnil dr. Luka Snoj, vodja odseka za reaktorsko fiziko na Institutu Jožef Stefan in vodja raziskovalnega reaktorja Triga na Brinju pri Ljubljani.

Ta proces zlivanja jeder poteka v plazmi, ki je zelo vroč plin oziroma nekakšna juha nabitih delcev, ki predstavlja četrto agregatno stanje snovi. Da bi v plazmi nastala fuzijska reakcija, so potrebne ekstremno visoke temperature.

Na Soncu ta proces recimo poteka pri 10 milijonih stopinjah Celzija, na Zemlji pa zaradi drugačnih razmer potrebujemo 15-krat višjo temperaturo, to je 150 milijonov stopinj Celzija. Ker material, ki bi prenesel tako visoke temperature, ne obstaja, morajo plazmo izolirati od stene reaktorja. To dosežejo s pomočjo močnih magnetov, ki s pomočjo izjemno močnega magnetnega polja ustvarijo nekakšen neviden obroč, ki plazmo drži stran od stene.

Fuzijske elektrarne bodo same proizvajale gorivo

Čeprav fuzijo včasih zaradi podobnega imena zamenjujejo s fisijo, procesom, ki se uporablja v sodobnih jedrskih reaktorjih, gre za popolnoma nasproten proces. Pri fuziji se namreč kot gorivo namesto težkih radioaktivnih materialov, kot je uran, uporablja vodik.

Ker je doseganje fuzije na Zemlji izjemno težko, so znanstveniki za gorivo izbrali elementa, s katerima bi bil ta proces kar najlažji in najbolj učinkovit, to sta izotopa vodika – devterij in tritij.

Devterij lahko na preprost način pridobivajo iz morske vode, kjer ga je v enem kubičnem metru vode oziroma toni vode približno 20 gramov. Količina devterija, ki ga pridobijo iz enega kubičnega metra vode, je tako pri fuziji v kombinaciji s tritijem ekvivalentna približno 1.000 tonam črnega premoga, je pojasnil Snoj.

Luka Snoj
Denis Sadiković/N1

Jedrski fizik dr. Luka Snoj je vodja odseka za reaktorsko fiziko na Institutu Jožef Stefan in vodja raziskovalnega reaktorja Triga na Brinju pri Ljubljani.

Bolj problematičen je tritij, ki ga je v naravi malo. Fuzijske elektrarne prihodnosti ga bodo zato proizvajale same iz manjše količine litija, materiala, ki ga danes najdemo v praktično vsaki elektronski napravi. Pri zlivanju devterija in tritija namreč nastaneta helij in en nevtron. Če s tem nevtronom obstreljujemo litij, lahko iz litija delamo helij in tritij.

Po mnenju znanstvenikov je zalog litija po svetu dovolj za nadaljnjih sto tisoč ali milijon let pridobivanja fuzijske energije. Litij za potrebe eksperimentalnih fuzijskih reaktorjev JET in Iter sicer trenutno pridobivajo v težkovodnih reaktorjih iz Kanade. Tam nastaja kot odpadni produkt pri njihovem obratovanju.

Fuzija, primerjava goriv
N1

Živahno področje raziskav fuzije

Po svetu obstajajo številni eksperimentalni projekti, ki raziskujejo različne možne oblike fuzijskih reaktorjev prihodnosti. Med njimi so steleratorji (W-7X, Greifswald, Nemčija), sferomaki (MAST-U, Culham, VB) in naprave, ki poskušajo vžig plazme doseči s pomočjo visokoenergijskih laserskih žarkov (NIF, ZDA).

Med najbolj obetajočimi in najnaprednejšimi ta trenutek je fuzijski reaktor tipa tokamak. Ima značilno obročasto obliko, ki spominja na obliko ameriškega krofa.

Fuzija, tokamak
Profimedia

Na sliki je ilustracija tokamaka, po katerem se pretaka  plazma.

Nastanek prvega tokamaka sega že v leto 1958, danes pa je na svetu približno 30 delujočih eksperimentalnih tokamakov. Največji in najpomembnejši med njimi je trenutno JET (Joint European Torus), ki obratuje blizu Oxforda v Veliki Britaniji. Pod vodstvom EUROfusiona ga skupaj uporablja več kot 30 evropskih laboratorijev.

Posebnost in pomen JET je v tem, da je pravzaprav miniaturna različica svojega naslednika, eksperimentalnega reaktorja Iter, ki ga že od leta 2006 gradijo na jugu Francije v mestu Cadarache in velja za enega največjih in najkompleksnejših projektov v zgodovini človeštva, ki bo stal več kot 20 milijard evrov. Danes je zgrajen do 80 odstotkov, gradnjo pa naj bi zaključili leta 2025.

Fuzija, primerjava JET in Itra
N1

Na sliki sta ilustraciji prerezov tokamakov JET in Iter. Celotna konstrukcija Itrovega tokamaka bo v višino merila 73 metrov (60 metrov nad tlemi in 13 metrov pod njimi) in bo najvišja zgradba na lokaciji Itra. Tokamak JET je približno pol manjši od Itra.

Fuzija, Iter, Tokamk
N1

Na zgornji sliki je prerez tokamaka Iter. Obdaja ga kriostat, večtisočtonska vakuumska komora, ki zagotavlja vakuumsko okolje za superprevodne magnete (tuljave za ustvarjanje magnetnega polja). Ti so eni ključnih elementov tokamaka. Tehtajo 360 ton in merijo 9 x 17 metrov ter so med največjimi sestavnimi deli Itra. Ves čas jih morajo hladiti na temperaturo tekočega helija, to je štiri stopinje kelvina oziroma –269 stopinj Celzija. To je ena najnižjih temperatur na Zemlji.

Plazma je v vakuumski posodi. Ta omogoča vakuum, ki služi kot izolacija med vročo plazmo na sredini in hladno steno, ki ima “le” okoli tisoč stopinj Celzija. Na dnu tokamaka je divertor, ki stabilizira plazmo ter deluje kot izpušni sistem tokamaka in odvaja odvečno toploto in nečistoče iz plazme. Obloga pa ščiti zunanje komponente tokamaka pred sevanjem ter hkrati lovi nevtrone in absorbira njihovo energijo.

JET predstavlja Itrov testni laboratorij, v katerem želijo raziskovalci prek eksperimentov čim bolj natančno razumeti in napovedati, kako bo Iter deloval.

“Če gradiš napravo, ki je vredna 20 milijard in ki jo gradiš zadnjih 30 let, moraš biti prepričan, da bo, ko boš pritisnil tisti rdeč gumb, zadeva delovala, kot mora,” nam je pojasnil dr. Žiga Štancar, slovenski jedrski fizik, odgovoren za plazemske izračune na tokamaku JET (UKAEA) v sodelovanju s princetonsko univerzo.

Žiga Štancar
osebni arhiv Ž. Štancarja

Žiga Štancar je v delo na fuzijskem reaktorju JET vpleten prek dveh različnih vlog. Prva je vloga diagnostičnega koordinatorja v komandni sobi JET, v kateri nadzoruje delo detektorjev, ki opazujejo in merijo plazmo med eksperimenti. V drugi vlogi pa se ukvarja s plazemskimi simulacijami eksperimentov na tokamaku JET.

JET je tako trenutno edini tokamak na svetu, ki lahko obratuje z devterij-tritijevim gorivom, gorivom bodočih fuzijskih reaktorjev, tudi Itra. Poleg tega je narejen iz podobnih materialov kot njegov naslednik.

Na spodnjih fotografijah je tokamak JET. Na prvi fotografiji vidimo notranjost fuzijskega reaktorja, na drugi pa zunanjost.

Fuzijski reaktor JET, tokamak
EURfusion
Fuzijski reaktor JET, tokamak
EURfusion

Prvi koraki večdesetletnega potovanja

9. februarja je po vsem svetu odmevala novica o prelomnem dosežku JET, ki je v nedavnem poizkusu, na katerega so se pripravljali kar 12 let, proizvedel rekordnih 59 megadžulov (MJ) toplotne energije iz fuzije v obdobju petih sekund pri moči okoli 12 MW.

Z rezultati so prvič v zgodovini dokazali, da lahko fuzijski reaktor obratuje pri Itru podobnih pogojih – s podobnim kovinskim zidom in devterij-tritijevo mešanico kot gorivom. Z eksperimenti so se potrdili tudi njihovi računalniški napovedni modeli, zato lahko sedaj z gotovostjo trdijo, da bo Iter deloval, kot si želijo, in da lahko sedaj načrtujejo še bolj ambiciozne eksperimente tako na JET kot tudi Itru, je pojasnil Štancar.

Laični javnosti prelomni rezultat JET morda sam po sebi ne zveni nič posebnega. 59 megadžulov je namreč količina energije, ki jo dobimo, če sežgemo štiri kilograme rjavega premoga. A če upoštevamo, da so to količino energije pridobili z zelo majhno količino goriva – 0,1 mg tritija in 0,07 mg devterija, ki ga dobimo iz 3,5 litra vode – je dosežek impresiven.

Ključno pa je, da je bilo v petsekundnem pulzu sproščene skoraj trikrat več energije (59 MJ) kot v primerljivem pulzu leta 1997 (22 MJ), kar potrjuje, da je reaktor sposoben stabilnega obratovanja na visoki moči.

Fuzija, JET
EUROfusion

Pri tem je treba razumeti tudi omejitve JET. Gre namreč za napravo, staro 40 let, ki je v primerjavi z Itrom relativno majhna, namesto superprevodnih pa ima slabše, bakrene magnete, ki fuzijske reakcije, daljše od petih sekund, pri takšni moči ne bi prenesli, saj bi se poškodovali. To je zato najboljši rezultat, ki bi ga lahko JET kadarkoli dosegel, je pojasnil Štancar.

Ker je JET dve leti pred upokojitvijo, bi po Štancarjevem mnenju lahko rekli, da je bil ta dosežek nekakšen labodji spev JET.

Fuzijski reaktor JET
EUROfusion

V komandni sobi JET, v kateri dela tudi dr. Štancar, raziskovalci nadzoruje delo detektorjev, ki opazujejo in merijo plazmo med eksperimenti.

Razložiti pomen tega dogodka je sicer po njegovem mnenju podobno težko kot pri Higgsovem bozonu, ki so ga leta 2012 odkrili v Cernu.

Kljub odličnemu komuniciranju dosežka je bilo laični javnosti izjemno težko pojasniti, kako potrditev teoretične napovedi temeljne fizike upravičuje evropski denarni vložek v Cernov eksperiment. Podobno velja za dosežke na tokamaku JET in fuzijo na splošno. Spremljamo namreč le prve korake na fuzijskem potovanju, ki bo trajalo več desetletij in bi lahko bilo na koncu za človeštvo prelomno. Rezultati pa kažejo, da so na pravi poti, je pojasnil Štancar.

Jedrski fizik Žiga Štancar
osebni arhiv Ž. Štancarja

“Fuzija je lep primer znanosti, kjer ljudje stopijo skupaj. Kjer pozabimo, da nekdo govori drug jezik, da ima kožo druge barve. Vesel sem, da smo v znanosti presegli nacionalne, rasne mejnike in da lahko rečemo: Tukaj smo za to, ker želimo ustvariti nekaj lepega skupaj v znanstvenem pomenu in nekoč prispevati k dobrobiti človeštva,” pravi dr. Štancar.

Iter – eden najkompleksnejših projektov

Medtem ko se JET počasi poslavlja, je na jugu Francije do skoraj 80 odstotkov zgrajen naslednik JET, dvakrat večji eksperimentalni reaktor Iter. V projektu, ki velja za enega najkompleksnejših na svetu, so se povezale številne svetovne velesile – Kitajska, Evropska unija, Indija, Japonska, Rusija, Južna Koreja in Združene države Amerike.

Z njim želijo dokazati, da je s fuzijo mogoče proizvesti desetkrat več energije, kot je potrebujejo za gretje plazme, in da je fuzijska reakcija lahko stabilna dlje časa. Ob moči segrevanja plazme 50 MW želijo tako doseči 500 MW fuzijske moči, ter to moč vzdrževati vsaj nekaj minut in kasneje celo ur.

Fuzija, Iter, oktober 2021 Fuzija, Iter, oktober 2021
Foto: Iter
Fuzija, Iter Fuzija, Iter
Foto: Iter
Fuzija, Iter Fuzija, Iter
Foto: Iter
Fuzija, Iter Fuzija, Iter
Foto: Iter
Fuzija, Iter, november 2018 Fuzija, Iter, november 2018
Foto: Iter
Fuzija, Iter Fuzija, Iter
Foto: Iter
Fuzija, Iter Fuzija, Iter
Foto: Iter
Fuzija, Iter Fuzija, Iter
Foto: Iter
Fuzija, Iter, julij 2018 Fuzija, Iter, julij 2018
Foto: Iter
Fuzija, Iter Fuzija, Iter
Foto: Iter
Fuzija, Iter Fuzija, Iter
Foto: Iter
Fuzija, Iter Fuzija, Iter
Foto: Iter
Fuzija, Iter, december 2019 Fuzija, Iter, december 2019
Foto: Iter

Časovnica projekta se sicer vseskozi zamika, po zadnjih podatkih naj bi bil zgrajen do leta 2025, prvi eksperimenti z devterijem in tritijem pa naj bi potekali leta 2035. S tem pa je povezano tudi naraščanje stroškov gradnje Itra.

Ob začetku projekta, leta 2006, je bil predviden čas gradnje deset let, predvideni stroški pa pet milijard evrov. Danes Iter še ni zgrajen, ocenjeni stroški gradnje pa so se povišali na 22 milijard evrov. V to oceno ni všteta cena obratovanja ali razgradnje reaktorja, zato bi po nekaterih ocenah skupni stroški Itra lahko bili mnogo višji, tudi trikrat višji.

Primerjava fuzijskih reaktorjev
N1

Financiranja za eno kavico na Evropejca na leto

Mnogi zato področju fuzije očitajo velike vložke javnega denarja za malo učinka, a znanstveniki opozarjajo, da je številke treba postaviti v kontekst. “Če ta denar primerjamo s proračunom posameznika, je to veliko denarja. Če pa ga primerjamo s financiranjem drugih velikih raziskovalnih programov v zadnjih 50 letih, je fuzija manj ali podobno financirana,” je dejal Štancar.

Tudi Snoj na področju financiranja vidi še precej rezerv. “Upam si trditi, da je sredstev, ki gredo za fuzijo, relativno malo – konkretno približno ena kavica na Evropejca na leto. Celoten evropski fuzijski program ima milijardo na leto, medtem ko subvencije evropskih držav za fosilna goriva znašajo 56 milijard na leto.”

“Žalostno se mi zdi, da se moramo znanstveniki za tako pomembne raziskave, kot je izum novega in potencialno neusahljivega vira energije, boriti za milijarde, ki so v globalni sliki trilijonov, ki jih zapravljamo za reševanje slabih naložb v bankah ali za to, da izboljšamo vojaške sposobnosti in podpiramo vojaške konflikte, pljunek v morje,” je dodal Štancar.

DEMO – še zadnja stopnja pred široko dostopno fuzijo

Ker je Iter eksperimentalni reaktor, še ne bo proizvajal elektrike, zato sočasno z njegovo gradnjo potekajo tudi raziskave in priprave na njegovega naslednika – evropskega demonstracijskega fuzijskega reaktorja (DEMO). Ta naj bi predvidoma začel delovati leta 2050 in bo pokazal, da je proizvodnja elektrike s pomočjo fuzije dejansko mogoča.

DEMO ni edina demonstracijska elektrarna, ki jo pričakujemo. Britanski reaktor STEP (Spherical Tokamak for Energy Production) je denimo načrtovan za leto 2040, svojega načrtujejo tudi Kitajci (CFETR, načrtovan za 2040) in Japonci (JA-DEMO, načrtovan za 2050).

Preden pa bodo razvite prve komercialne elektrarne, ki bodo namenjene širši rabi, bo minilo še vsaj kakšno desetletje. Po predvidevanjih znanstvenikov bi se te lahko pojavile v drugi polovici tega stoletja.

Demonstracijska fuzijska elektrarna
Iter/EUROfusion/Fusion for Energy

Reakcija ne more uiti izpod nadzora, dolgoživih radioaktivnih odpadkov ni

Pomembna prednost fuzijskih elektrarn pred jedrskimi elektrarnami, ki jih poznamo danes, je, da ne bodo proizvajale dolgoživih radioaktivnih odpadkov, temveč le nizko in srednje radioaktivne. Količina radioaktivnih odpadkov bo sicer majhna, “govorimo mogoče o največ nekaj desetih tonah na leto,” je pojasnil Snoj.

Radioaktivna sta le tritij z razpolovnim časom 12 let, ki ga bo zelo malo, in nevtron, ki nastane pri fuzijski reakciji. Ta sicer aktivira, “okuži” tudi kovinske strukture, v katere prileti, da postanejo radioaktivne. A kot je dejal Snoj, bodo s pravilno izbiro materialov poskrbeli, da po 100 letih radioaktivnosti praktično ne bo več.

Radioaktivni odpadki
Profimedia

Tudi ob nepredvidenem izpustu tritija iz reaktorja bi bila količina v zraku tako majhna, da evakuacija okoliškega prebivalstva ne bi bila potrebna, je povedal Snoj.

Poleg tega gorivo v fuzijski reaktor dovajajo v tako majhnih količinah, po kapljicah, da se bo fuzijska reakcija ob nepredvidenem dogodku zaustavila sama. Možnosti, da bi reakcija ušla izpod nadzora in da bi odjeknila eksplozija, ni, je pojasnil Snoj.

Napredek izjemen, a počasnejši, kot bi si želeli

Znanstveniki že vse od začetka 20. stoletja govorijo, da je fuzija od nas oddaljena le še nekaj deset let. Podobno ponavljajo še danes. Tudi zato se laični javnosti zdi, da je napredek na tem področju počasen, da zaostajamo.

A kot poudarjajo znanstveniki, je napredek v razvoj fuzije izjemen, vendar je zaradi kompleksnosti projekta in financiranja, ki je na voljo, nekoliko počasnejši, kot bi si želeli. “Res gremo v neznano. Ne vemo, kaj nas čaka,” je dejal Snoj.

Znanstveniki, raziskovalci, inženirji in gradbeniki morajo namreč hkrati razreševati številne inženirske in fizikalne izzive, ki pa niso vedno kompatibilni. “Pogosto se nam zato zdi, da poskušamo kvadratne koščke vstaviti v okrogle luknje,” nam je povedala vodja odseka za plazemske izračune in razvoj eksperimentalnih scenarijev na tokamaku JET (UKAEA) dr. Elina Militello Asp.

Elina Militello Asp
osebni arhiv E. Militello Asp

Vodja odseka za plazemske izračune in razvoj eksperimentalnih scenarijev na tokamaku JET (UKAEA) dr. Elina Militello Asp.

Poleg velikih fizikalnih in tehnoloških izzivov, med katerimi je omejevanje vroče plazme s temperaturami, ki so desetkrat višje od tistih v notranjosti Sonca, so na drugi strani tudi politične in finančne ovire, ugotavlja dr. Sibylle Günter. “Po prvih političnih dogovorih med Ronaldom Reaganom in Mihailom Gorbačovom leta 1985 je na primer trajalo več kot 20 let, da smo se dogovorili o financiranju in lokaciji naprave Iter,” je pojasnila.

Vse več podjetij in javno-zasebnih partnerstev

Razvoj na področju fuzije bi v prihodnje morda lahko pretresla in pohitrila zasebna podjetja, ki se v zadnjih desetletjih usmerjajo na področje fuzije. Po podatkih združenja Fusion Industry Association (FIA) iz Washingtona, ki zastopa podjetja v tem sektorju, je na svetu že več kot 35 zasebnih podjetij za fuzijo.

Njihov napredek je vse hitrejši, k čemur prispevajo tudi milijonske investicije velikih podjetij in skladov. V raziskavi FIA, ki jo je podprla UKEA, je 18 od 23 podjetij razkrilo, da so skupaj pridobila skoraj 1,9 milijarde dolarjev, in sicer skoraj v celoti iz zasebnih naložb. Od objave raziskave oktobra 2021 pa se je skupni znesek povečal na več kot štiri milijarde dolarjev.

Večino teh sredstev predstavljajo podjetja Commonwealth Fusion Systems, Helion Energy, General Fusion, Tokamak Energy in TAE Technologies.

Na področju fuzije se tako dogaja nekaj podobnega kot v tekmi za vesolje, kjer so bile raziskave v domeni javnih institucij, danes pa je vse več zasebnega kapitala. “Podjetja začenjajo graditi stvari na ravni, ki jo lahko zgradijo vlade,” je za Nature povedal Bob Mumgaard, izvršni direktor podjetja Commonwealth Fusion Systems (CFS).

Fuzijski reaktor SPARC
CFS/MIT-PSFC

Ameriško podjetje Commonwealth Fusion Systems (CFS), spin-off inštituta MIT, razvija fuzijski reaktor SPARC, ki bo temeljil na novi tehnologiji visokotemperaturnih superprevodnih magnetov. Predvidoma naj bi začel delovati leta 2025 in tako kot Iter, ne bo imel tehnologije za pretvarjanje energije v električno. Njegov naslednik pa bo ARC, ki bo že proizvajal elektriko.

Lani so iz podjetja sporočili, da so pridobili več kot 1,8 milijarde dolarjev sredstev za komercializacijo fuzijske energije. Med podporniki so bili tudi milijarder Bill Gates, George Soros in vlagatelj tveganega kapitala John Doerr.

Raziskovalci v vse večjem uspehu zasebnih podjetij na področju fuzije ne vidijo groženj ali težav, temveč dobrodošel zagon razvoju. “Mislim, da je odlično, da se s fuzijo ukvarja tudi zasebna industrija, saj to kaže tudi na to, da je fuzija širše sprejeta v javnosti in da ljudje na splošno začenjajo razumeti, da je to pot naprej,” je povedala dr. Militello Asp.

Tudi Snoja zasebne iniciative ne skrbijo. “Fuzijo vidim kot rešitev za trajnostno preskrbo človeštva z energijo. Če bo to uspelo podjetju v zasebni lasti prej kot državnemu konzorciju, tudi prav, konec koncev bo to dobro za planet, ker bomo imeli čiste vire energije. Skratka, če to delajo z denarjem, ki ne vpliva na razvoj ’javnih’ projektov, je to dobrodošlo. Navsezadnje lahko pričakujemo, da bodo fuzijske elektrarne kot mnoge druge obrate danes gradila tudi zasebna podjetja.”

Kljub uspehom in vse večjim finančnim vložkom zasebnih podjetij pa so po njegovih besedah oči za zdaj še vedno uprte v Iter. “Za zdaj teorija kaže, da bo veliko presenečenje, če bo kdo drug boljši od Itra.”

Norman, fuzijski reaktor podjetja TAE Technologies
TAE Technologies

Na sliki je Norman, 150 milijonov ameriških dolarjev vredna fuzijska naprava podjetja TAE Technologies, poimenovana po ustanovitelju podjetja Normanu Rostokerju. Med investitorji, ki financirajo podjetje, sta denimo Google in investicijska banka Goldman Sachs s sedežem v New Yorku.

Energetski sistem prihodnosti

Kljub temu da fuzija teoretično pomeni možnost za takojšnje in množično razogljičenje družbe, pa ta, ko jo bomo dosegli, ne bo edini vir električne energije, so poudarili sogovorniki. Prehod na nizkoogljične vire bo namreč eden večjih izzivov človeštva, zato je treba uporabiti vse, kar je na voljo, je prepričan Snoj.

Kot je poudarila profesorica Günter, energetski sistem prihodnosti ne bo fuzijski energetski sistem, temveč nefosilni energetski sistem, “v katerem bodo fuzijske elektrarne zagotavljale električno energijo za stabilno proizvodnjo elektrike, zlasti za velike industrije in velika mesta”.

elektrika
Profimedia

“V tem sistemu bo fuzijska elektrarna zagotavljala približno enako količino električne energije kot sedanje jedrske elektrarne na fisijo ali premog. Sonce in veter bosta ostala pomembna, ker pa sta odvisna od vremenskih razmer in ker zahtevala večjo rabo zemljišč, se je težko zanašati samo nanju.”

Tudi po Snojevem mnenju bomo v prihodnjih 100 do 300 letih gotovo še uporabljali jedrsko, sončno, vetrno in hidro energijo, kasneje pa bo mogoče lahko samo fuzija.

Demonstracijska fuzijska elektrarna
EUROfusion

Na sliki je ilustracija fuzijske elektrarne. Na levi strani sta dva majhna rezervoarja, ki v tokamak dovajata gorivo, devterij in tritij. V tokamaku se gorivi segrevata, dokler ne postaneta plazma, kar je prikazano z vijolično barvo.

Okoli te plazme je obloga, ki zunanje komponente ščiti pred sevanjem ter lovi nevtrone in absorbira njihovo energijo ter proizvaja tritij iz litija. Energija se nato uporabi za segrevanje vode (ali drugega hladila), ki teče skozi oblogo. Zadnji koraki so podobni kot pri drugih današnjih električnih omrežjih – segreta voda se uporablja za vrtenje turbine, ki proizvaja električno energijo za omrežje.

Le še vprašanje časa, kdaj bo fuzija prišla

Na poti do fuzijske energije je še precej težav, na eni strani so tehnološke, kot je vedenje plazme, ki ga še ne razumejo dovolj dobro, ter materiali, ki morajo vzdržati tako izjemno visoke sevalne obremenitve kot tudi visoke temperature in magnetna polja. Na drugi strani so izzivi pri vodenju tako zahtevnih in kompleksnih projektov, je pojasnil Snoj.

A ne glede na ovire so vsi sogovorniki trdno prepričani, da so široko dostopne fuzijske elektrarne realna prihodnost.

Tudi dr. Militello Asp preprek, da fuzija ne bi delovala, ne vidi. “Še zadnji dokaz za to pa bo Iter. Če lahko dokažemo, da deluje, kot pričakujemo, je pot naprej prosta, to bo zelena luč na področju fuzijske energije.”

“Trdno verjamem, da je fuzija eden od trajnostnih, varnih, zanesljivih virov energije prihodnosti človeštva in eden večjih izzivov človeštva. In le še vprašanje časa je, kdaj bo prišla,” meni Snoj.

Fuzija, Iter
Iter

Prišla bo, ko bo človeštvo pripravljeno

Lev Artsimovič, oče tokamaka, je v znani izjavi dejal, da bo fuzija prišla, ko jo bo človeštvo potrebovalo. Čeprav se zdi, da bi jo zaradi podnebne krize in krize energentov krvavo potrebovali že sedaj, po Snojevem mnenju nanjo nismo pripravljeni, saj niti elektrarn na fosilna goriva še nismo prenehali graditi.

Meni, da tudi če bi fuzija že bila na voljo, fuzijskih elektrarn ne bi postavljali, saj nekatere države ne želijo izgubiti svoje trenutne geopolitične moči, ki jih prinašajo sedanja razmerja sil in fosilna goriva. Poleg tega “se v fosilnih gorivih vrtijo takšne količine denarja, da je sistem težko preobrniti čez noč”.

“To bo prehod, ki bo trajal desetletja, evolucija, ki se bo zgodila počasi. Ko bo fuzija prišla, pa bo to eden od prelomnih trenutkov v novejši zgodovini človeštva.”

Kako veličasten je ta projekt prizadevanja za fuzijo, pove izjava Štancarja:

“Zelo ponižno se raziskovalci počutimo, ko vidimo naše delo, naš življenjski trak v primerjavi z življenjskim trakom takih eksperimentov. Iter bo zgrajen čez nekaj let, obratoval bo 40 let, torej od začetka moje kariere do takrat, ko se bom upokojil. To so projekti, ki delujejo, ker ljudje verjamejo v to, da lahko spremenimo svet na boljše, da lahko, če vložimo dovolj energije in posvetimo svoje profesionalno življenje enemu cilju, naredimo spremembo.”

To ne bo rešilna bilka, čudežni eliksir, ki bo v trenutku rešil našo globalno podnebno krizo, meni Štancar. “A ko bomo imeli fuzijo, bo to spremenilo človeštvo, in četudi bo to daleč v prihodnosti, se je za to vredno truditi.”