Zauzdavanje fuzije
Razvoj tehnologije fuzijskih reaktora predstavlja nužnost. Problem je u tehnologiji kojom bio se izvodio taj proces, jer sadašnja nije isplativa zbog ogromnih troškova
Ideja o čistoj i jeftinoj energiji zaokuplja današnji svijet. Ono što nauka odavno zna je da bi fuzijski reaktori riješili većinu energetskih problema na planeti.
Stoga se razvoj ove tehnologije nameće kao jedan od imperativa današnjeg svijeta, jer obnovljivi izvori energije, osim solarnih, teško mogu da zadovolje potrebe čovječanstva, a takođe je nemoguće predvidjeti da li će ikada biti dovoljno jeftini da se odreknemo fosilnih goriva.
U svakom slučaju jasno je da razvoj tehnologije fuzijskih reaktora predstavlja nužnost. Problem je u tehnologiji kojom bio se izvodio taj proces, jer sadašnja nije isplativa zbog ogromnih troškova. Nauka još nije u potpunosti ovladala tom tajnom.
Od otkrića 1929. godine ovladavanje procesom fuzije se pojavljuje kao nedostižan cilj energetike.
Najavljivano je da će za njenu praktičnu primjenu biti potrebno “još koja” decenija. Međutim, godine su prolazile, ponegdje se eksperimentisalo, ali bez djelotvornog rješenja. S početkom izgradnje eksperimentalnog fuzijskog reaktora (ITER) u Kadarašu kod Marselja u Francuskoj, stvari su počele da se mijenjaju.
U fuziji se stvara oko milion puta veća energija od hemijske, jer je sila koja povezuje nukleone u jezgru znatno veća od sile koja povezuje molekule
Trošak izgradnje za ovo postrojenje podijeliće sedam članica projekta ITER – Evropska unija, SAD, Rusija, Kina, Indija, Japan i Južna Koreja. Evropska unija izdvaja 45 posto, a ostale članice po devet posto.
Konstruisanje je započeto 2007, a prvo stvaranje plazme očekuje se 2020. godine, možda i koju godinu kasnije. Uglavnom, ovaj eksperimentalni reaktor mogao bi postati neiscrpan izvor jeftine energije koristeći morsku vodu kao gorivo.
Doduše, i prema najoptimističnijim procjenama, početak komercijalne upotrebe očekuje se za pedesetak godina.
Proces fuzije lakih elemenata odvija se u prirodi na Suncu i drugim zvijezdama – pri čemu se atomska jezgra vodonika spajaju u teže jezgro helijuma, što rezultira oslobađanjem ogromne energije.
U fuziji se stvara oko milion puta veća energija od hemijske, jer je sila koja povezuje nukleone u jezgru znatno veća od sile koja povezuje molekule.
Zbog toga bi se u tom procesu iz relativno malih količina vode i litijuma sadržanog u jednoj bateriji laptopa, mogla stvarati ista količina energije kao iz stotinu tona ugljena i to bez ikakve emisije ugljen-dioksida.
Ali, rekli smo da izgradnja djelotvornog fuzijskog reaktora nije nimalo lak poduhvat. Da bi se fuzija pokrenula, potrebni su uslovi slični onima koji vladaju na Suncu, prije svega ogroman pritisak.
Naime, za fuziju je neophodno da se jezgra dovoljno međusobno približe da bi počele da djeluju nuklearne sile koje imaju vrlo kratak domet, a za to je opet potrebno da se savladaju električne sile kojima se atomi međusobno odbijaju.
Ovo sabijanje na Suncu je prirodna posljedica ogromne gravitacije, dok se na Zemlji može ostvariti različitim tehnikama kao što je djelovanje snažnim magnetnim silama. Na Zemlji bi zapravo trebalo stvoriti još povoljnije uslove nego na Suncu, jer je ono vrlo nedjelotvoran mehanizam. Naime, na Suncu protoni vrlo rijetko ulaze u proces fuzije.
Maketa budućeg postrojenja u Kadarašu
Ovaj proces može se pospješiti tako da se u fuziji spajaju izotopi vodonika - deuterijum i tricijum koji se smatraju najboljom kombinacijom. Deuterijum ima jedan dodatan neutron, a tricijum dva.
Deuterijuma u okeanima ima dovoljno za milione godina eksploatacije (0,0156 posto svih atoma vodonika), a tricijum se može stvarati putem bombardovanja litijuma neutronima.
Osim toga, reaktor na Zemlji mogao bi da radi na temperaturi koja bi bila deset puta veća od one u središtu Sunca. U fuziji deuterijuma i tricijuma nastajali bi atomi helijuma i protoni koji bi bili nosioci energije.
Helijum bi se koristio za dalje zagrijavanje plazme potrebne u reakciji, a neutron bi se apsorbovao u komorama reaktora i zagrijavao ih. Ova toplota pretvarala bi se u električnu energiju.
Što se tiče praktične primjene, profesor Kris Luelin Smit, direktor energetskih istraživanja na Oksfordu, kaže da bi se s dovoljno novca fuzijski reaktor već danas mogao izgraditi. Međutim, još ne bi bio isplativ i konkurentan.
Uvjerenje da će to uskoro ipak biti moguće postupno se razvija u istraživanju na Joint European Torusu (JET) u Kalemu u Oksfordširu, koji je po svojoj fizici i dizajnu zapravo mali ITER. Istraživanja na JET-u značajno su povećala efikasnost fuzije.
Stručnjaci procjenjuju da će konstrukcija ITERA koštati oko 13 milijardi eura. Prije pet godina govoreno je o “samo” 10 milijardi. To izgleda kao ogromna suma, ali treba imati na umu da su subvencije za industriju fosilnih goriva samo u 2010. iznosile 400 milijardi.
U međuvremenu, dok se ITER gradi, tehnologije se i dalje razvijaju. Tako su na primjer stručnjaci američke laboratorije Sandia nedavno objavili rad u časopisu Physical Review Letters, prema kojem su uspjeli da ostvare značajan tehnološki skok koji bi uskoro trebalo da omogući da dobijena energija bude oko hiljadu puta veća od uložene.
Gradnja eksperimentalnog fuzijskog reaktora u Kadarašu u Francuskoj započeta je 2007 - ovo basnoslovno postrojenje trebalo bi da započne s radom za sedam-osam godina
( Slobodan Čukić )