Na Suncu se to događa cijelo vrijeme: atomi se kombiniraju, to jest dolazi do reakcije termonuklearne fuzije, što rezultira oslobađanjem nezamislive količine energije. Znanstvenici su dugo sanjali o takvoj energiji, a ovdje se na Zemlji može dobiti stvaranjem reakcija kontrolirane termonuklearne fuzije.
Ali dosad ga nije bilo moguće dobiti.
Nakon završetka Drugog svjetskog rata znanstvenici širom svijeta to pokušavaju postići.
Uz pomoć eksperimentalnih reaktora u Rusiji, SAD-u, Engleskoj, Japanu i mnogim drugim zemljama dobiveni su kratkotrajni postupci termonuklearne fuzije, ali svugdje se koristi više energije za održavanje ovog procesa nego za dobivanje same energije, objašnjava Søren Bang Korsholm, viši istraživač na Danskom tehničkom sveučilištu (Søren Bang Korsholm).
U dalekoj budućnosti
Danski znanstvenik i njegovi kolege s Katedre za fiziku Tehničkog sveučilišta sudjeluju u globalnom znanstvenom projektu koji će 2025. omogućiti provedbu učinkovitog procesa termonuklearne fuzije - tj. izdvojit će se više energije nego što se potroši za dobivanje. Ipak, vjeruje se da nećemo moći vidjeti elektrane koje rade na principima termonuklearne fuzije još mnogo godina.
„Tek u pedesetim godinama ovog stoljeća energija termouklearnih fuzijskih elektrana može se koristiti u elektroenergetskim mrežama. U svakom slučaju, to su smjernice za europski program termonuklearne fuzije , kaže on.
Promotivni video:
Unatoč udaljenosti perspektiva, mnogi znanstvenici, poput Sørena, ozbiljno rade na pitanjima energije termonuklearne fuzije. I za to postoje dobri razlozi. Za elektrane koje rade na principima termonuklearne fuzije potrebna je beskonačno mala količina nuklearnog goriva, osim toga, one nemaju emisiju CO2 i drugih štetnih tvari.
Jeftina zelena energija
Kad danas napunite svoj pametni telefon, 24% električne energije u ovom slučaju dolazi iz termalnih stanica na ugalj. Proizvodnja energije je teška i nije osobito ekološka.
„Da bi se napravila jedna gigavat električne energije, elektrana na ugalj mora godišnje sagorjeti 2,7 milijuna tona ugljena. A fuzijskim stanicama potrebno je samo 250 kilograma nuklearnog goriva da bi se postigao isti učinak. 25 grama nuklearnog goriva dovoljno je za takvu elektranu da jednom dancu napaja energiju za cijeli život “, kaže Søren Bang Korsholm.
Za razliku od ugljena, fuzija ne emitira CO2 i na taj način ne utječe na klimu.
"Jedini" izravni "proizvodni otpad energije nuklearne fuzije je helij, a može se koristiti u širokoj uporabi. To je oko 200 kilograma helija za cijelu godinu", objašnjava.
Međutim, energija fuzije ima mali problem. Ovdje ne možete bez radioaktivnosti u potpunosti. "Unutarnja površina reaktora postaje radioaktivna, ali to je oblik radioaktivnosti koji postaje siguran nakon 100 godina", kaže znanstvenik. Tada se ovaj materijal može ponovo koristiti.
Gotovo beskrajno nuklearno gorivo
Za razliku od ugljena, gorivo za termoelektrane ne treba iskopati iz zemlje. Može se dobiti crpkama iz mora, jer se energija termonuklearne fuzije dobiva pomoću teškog vodika (deuterija) koji se izvlači iz morske vode.
„More pruža nuklearno gorivo koje će biti dovoljno za potrošnju energije širom svijeta u milijardama godina. Stoga nećemo ostati bez energije ako naučimo koristiti energiju termonuklearne fuzije , objašnjava Søren Bang Korsholm.
Osim teškog vodikovog deuterija, znanstvenici koriste superteški vodikov tritij u fuzijskom reaktoru. U prirodi ne postoji, ali je izrađen od litija, iste tvari koja se koristi u baterijama.
U reaktoru se teški i pretjerano teški vodik stapa nakon što temperatura u reaktoru dosegne 200 milijuna stupnjeva.
„Temperatura u reaktoru je nezamislivo visoka. Za usporedbu, temperatura jezgre Sunca je samo 15 milijuna stupnjeva. Na taj način stvaramo znatno veću temperaturu , kaže on.
Francuski ogromni nuklearni reaktor
Søren Bang Korsholm i mnogi njegovi kolege s Tehničkog sveučilišta sudionici su velikog međunarodnog projekta ITER, u kojem EU, SAD, Kina i mnoge druge zemlje surađuju u izgradnji najvećeg svjetskog fuzijskog reaktora na jugu Francuske. Bit će prvi reaktor takve vrste koji će osigurati više energije nego što troši.
„ITER će, prema projektu, proizvoditi 500 megavata, dok će za zagrijavanje trebati 50 megavata. Potroši malo više od 50 megavata energije jer dio energije trošimo za hlađenje i magnete, što se u ovom slučaju ne uzima u obzir, ali daje lijepi višak energije u samom reaktoru “, objašnjava.
Prema riječima znanstvenika, reaktor će uskoro biti spreman za rad.
"2025. reaktor će biti spreman za prvo ispitivanje, nakon čega ćemo ga nadograđivati dok ne bude u potpunosti spreman 2033. godine", kaže Søren Bang Korsholm.
Predstavljajući energiju budućnosti
Ali ne treba misliti da će nakon završetka ITER projekta električna energija, zahvaljujući kojoj naš hladnjak djeluje, biti energija termonuklearne fuzije. Reaktor neće proizvoditi struju.
"ITER nije elektrana. Reaktor se ne gradi za proizvodnju električne energije, već kako bi pokazao mogućnost korištenja termonuklearne fuzije kao izvora energije ", kaže on.
Znanstvenik se nada da će projekt imati komercijalne partnere koji će obratiti pažnju na mogućnosti energije termonuklearne fuzije.
"Možda će velike energetske kompanije i naftne kompanije početi ulagati u fuzionu energiju kada vide njezin potencijal. A tko zna, možda će se takve elektrane pojaviti u skoroj budućnosti ", kaže Søren Bang Korsholm.
Sljedeće mjesto je mjesec
Ako znanstvenici uspiju stvoriti učinkovite elektrane temeljene na termonuklearnoj fuziji, tada će se pojaviti mnoštvo ideja o tome kako se mogu poboljšati. Jedna od ideja već sugerira korištenje drugačije vrste goriva što, međutim, nije toliko na Zemlji.
"Helij-3, kojeg ima na Mjesecu, ima prednost što fuzijski proizvodi iz plazme manje reagiraju sa zidovima reaktora, tako da zid postaje manje radioaktivan i može imati dulji vijek", kaže Soren Bang Korsholm.
Do sada je vađenje goriva na Mjesecu i njegovo isporučivanje Zemlji skupo. Ali možda će energija termonuklearne fuzije biti toliko učinkovita da će se ti troškovi isplatiti.
"Ako postoje misli o isporuci goriva s Mjeseca, tada fuzione elektrane mogu biti nevjerojatno učinkovite", zaključuje znanstvenik.
Jeppe Kyhne Knudsen, Jonas Petri, Lasse From