Nuklearna fuzija privlači startape i skeptike

Zahvaljujući tehnološkom napretku, neke privatne kompanije predviđaju da bi fuzija mogla proivoditi elektručnu energiju i biti na mreži već 2030-ih. Nedavna tehnološka otkrića i porast privatnog finansiranja ponovo su podstakli interesovanje za nuklearnu fuziju, atomsku reakciju koja pokreće Sunce i druge zvezde.

Istraživači tvrde da replikacija procesa nuklearne fuzije na Zemlji ima potencijal da obezbedi praktično neograničenu čistu energiju svetu. Ali, taj cilj je decenijama izmicao naučnicima. Neki od njih se šale da je nuklearna fuzija udaljena 30 godina i da će uvek biti.

Sada, neke privatne kompanije kažu da se bliži datum za pretvaranje fuzije u održiv izvor energije velikih razmera. Da bismo mogli da vidimo struju proizvedenu iz fuzije već 2030-ih. Dok mnogi drugi kažu da to neće biti izvodljivo do druge polovine veka, investicije širom sveta pokreće optimizam oko teško ostvarive, a ipak moguće nagrade.

U poslednjih nekoliko godina su se pojavili razni startapovi koji obećavaju fuziju. Prema izveštaju Udruženja fuzione industrije i Uprave za atomsku energiju Ujedinjenog Kraljevstva, širom sveta posluje najmanje 35 privatnih kompanija za fuziju. Od tog broja, 18 firmi je dobilo ukupno oko 1,8 milijardi dolara privatnog finansiranja. Od 23 kompanije koje su ispitane u okviru izveštaja, oko polovina je osnovana u poslednjih pet godina.

Razlika između fuzije i fisije

Nuklearna fuzija je manje poznata i suprotna reakcija nuklearnoj fisiju.

Fuzija se dešava kada se dva laka atomska jezgra spoje i formiraju jedno teže. Taj proces oslobađa ogromne količine energije, nema emisije ugljenika i ima veoma ograničenu radioaktivnost. Reakcije fuzije se odvijaju u stanju materije zvanom plazma. Plazma je toplo naelektrisani gas sačinjen od jona i elektrona, koji se slobodno kreću i zahtevaju temperature koje prelaze 100 miliona stepeni Celzijusa, da bi jezgrima omogućili da prevaziđu svoje međusobno električno odbijanje i sudare se. Glavna goriva koja se koriste u nuklearnoj fuziji su deuterijum i tricijum, dva izotopa vodonika. Jedan je ključni element vode, drugi se može proizvesti reakcijom sa litijumom.

Tricijum se proizvodi u nuklearnim reaktorima putem neutronske aktivacije litijuma-6. Izvor:Wikipedia

„Stvar sa fuzijom je da je nemoguće da dođe do nesreće. Nema dugotrajnog otpada i ne možete se koristiti kao oružje“, kaže Kristofer Movri, glavni izvršni direktor Dženeral Fjužna (General Fusion), kanadske startap kompanije koju podržava milijarder Džef Bezos. „Ona rešava pitanje energetske bezbednosti, koje muči svet više od jednog veka.

Fisija protiv fuzije

Dve vrste nuklearnih reakcija zvuče slično, ali nisu. Evo pogleda na neke od ključnih razlika.

Izvori: Energy.gov; EIA.gov; IAEA.org;

Veliki izazovi

Ipak, nijedna kompanija ili istraživački projekat nije uspeo da stvori fuzione sisteme koji mogu da generišu više energije nego što se troši u samoodrživoj reakciji. Ovo se događa, uglavnom, zbog uslova koji su potrebni za pokretanje procesa fuzije, poput visoke temperature, gustine i pritiska. Tek nakon što se taj proces savlada, naučnici mogu da pređu na izgradnju reaktora koji će proizvoditi energiju.

Najveći program fuzije koji se danas razvija je ITER. Ovaj multinacionalni projekat, vredan 22 milijarde dolara, u južnoj Francuskoj finansira više država. Dizajniran je da ne proizvodi električnu energiju, već da demonstrira izvodljivost fuzije stvaranjem neto energetske dobiti i održavanjem reakcije tokom dužeg perioda. U središtu eksperimenta je masivna mašina u obliku krofne, koja se zove tokamak, gde se odvija reakcija fuzije. Uređaj je jedan od najčešće korišćenih za pristup fuziji. Koristi magnetna polja za kompresiju plazme.

Naučnici kažu da je projekat, koji je imao kašnjenja, na putu da stvori pregrejanu plazmu do kraja 2025. i postigne punu fuziju deceniju kasnije. Sledeći korak će biti pilot projekat elektrane, koja će po prvi put snabdevati mrežu fuzionom električnom energijom.

Tim Luse, šef odeljenja za nauku i operacije u ITER-u, ne očekuje da će snaga fuzije doprineti energetskom miksu sve do 2070. godine. On je rekao da je za svaki izvor energije razvijen u 20. veku bilo potrebno oko 30 godina od trenutka kada je prvi put proizvodio u industrijskim razmerama, do trenutka kada učestvuje sa najmanje 1% udela na energetskom tržištu širom sveta.

Optimisti

Privatne kompanije su, međutim, optimističnije.

Tehnološki institut u Masačusetsu (MIT) i Komonvelt Fjužn Sistems (Commonwealth Fusion Systems), MIT-ov podprogram, grade manji uređaj tokamak, za koji kažu da će demonstrirati neto energiju iz fuzije do 2025. Planiraju da izgrade fuzionu elektranu za proizvodnju električne energije do ranih 2030-ih.

U septembru je kompanija najavila prekretnicu za zatvorenu magnetnu fuziju. Tada je uspešno testirala visokotemperaturni superoprovodljivi electromagnet, koji je proizveo magnetno polje od 20 tesla – najmoćniji fuzioni magnet te vrste na Zemlji – dok je trošio samo oko 30W snage. Jače magnetno polje poboljšava zatvaranje plazme, povećavajući proizvodnju energije fuzijom.

Na drugom mestu, kanadski startup Dženeral Fjužn (General Fusion) planira da izgradi demonstracionu elektranu na lokaciji Uprave za atomsku energiju Ujedinjenog Kraljevstva u Kalemu u Velikoj Britaniji. Ispitivanja bi trebala da počnu oko 2025. godine. Postrojenje će demonstrirati fuziju magnetizovanih meta, koncept koji koristi niz moćnih klipova za komprimovanje plazme do uslova fuzije i uključuje neke od karakteristika fuzije magnetnog zatvaranja.

G. Movri, izvršni direktor kompanije, kaže da je moguće da će fuzija biti na mreži 2030-ih.

MIT i Komonvealth Fjužn Sistems, podprojekat MIT-a, grade manju mašinu za demonstriranje neto energije iz fuzije do 2025. godine. Fotografija: T. Henderson, CFS/MIT-PSFC, 2020

Skeptici

Neki naučnici, međutim, smatraju da je taj vremenski okvir previše optimističan. Frederik Bordri, bivši direktor za akceleratore i tehnologiju u CERN-u, Evropskoj organizaciji za nuklearna istraživanja, kaže da je nerealno da nuklearna fuzija napaja električne mreže do 2030. godine. Tehnologija tek treba da se razvije i prođe kroz procese licenciranja i regulacije, uključujući bezbednost i procene upravljanja otpadom.

„Spreman sam da se kladim na to“, kaže Bordri, dodajući da će fuzija postati održiva između 2050. i 2060. godine.

Drugi kritičari kažu da je pompa oko nuklearne fuzije ne samo iluzorna već i odvraća pažnju, jer tehnologija neće biti spremna na vreme da uspori globalno zagrevanje.

„Nuklearna fuzija neće uticati na energetski miks bez ugljenika u ovom veku“, a kamoli do 2050. godine, kaže L.J. Reinders, penzionisani fizičar, ukazujući na nedostatak bilo kakvih značajnih rezultata tokom skoro 70 godina.

Vredi juriti?

Ipak, pristalice fuzije kažu da je tehnologija vredna istraživanja. Čak i ako je pred njom još dug put. Dok su vetar i solarna energija svake godine sve efikasniji i konkurentniji, svetu je i dalje potreban izvor stabilne električne energije, koji ne zavisi od vremena, posebno u zemljama u razvoju, kažu oni.

„Ako se nadamo da ćemo kao civilizacija preživeti više od 100 godina, bilo bi izuzetno kratkovido da, iz ugla planete, ulagažemo samo u stvari koje bi se mogle isplatiti za 20 godina“, kaže Lus iz ITER-a.

Zaista, neke velike naftne i gasne kompanije se klade na nuklearnu fuziju, jer se suočavaju sa sve većim pritiscima da smanje emisije ugljenika.

Prošle godine, američka naftna kompanija Ševron Korp. Dala je (neotkrivenu) sumu startapu za nuklearnu fuziju Zap Enerdži Inc sa sedištem u Sijetlu. Italijanski Eni SpA i norveška naftna kompanija Ekvinor, u međuvremenu, ulažu u MIT-evu i Komonvealt Fjužn Sistemsovu magnetnu tehnologiju. Cilj je da prošire svoj portfolio sa niskim sadržajem ugljenika i iskoristi svoje iskustvo u pokretanju velikih projekata.

„Sa više obnovljivih izvora, koji se koriste u energetskom sektoru, mreža će morati da se kontinuirano prilagođava. Biće potrebne nove, različite vrste resursa sa niskim sadržajem ugljenika da bi se održala pouzdanost“, kaže Barbara Burger, potpredsednica za inovacije i šefica tehnoloških poduhvata u Ševronu.

Šeila Marija Gonzales de Visente, fizičar fuzije u Međunarodnoj agenciji za atomsku energiju kaže da se sektor ubrzava, sa novim tehnologijama, kao što su visokotemperaturni superprovodnici, analitika velikih setova podataka i 3-D štampa za proizvodnju složenih komponenti.

„Možemo da vidimo kako ovo čini da fuzija napreduje brže nego ikad“, kaže ova naučnica.

Izvor: The Wall Street Journal

Share on facebook
Facebook
Share on twitter
Twitter
Share on linkedin
LinkedIn
Share on email
Email
Share on print
Odštampaj

Ostavite odgovor

Vaša adresa e-pošte neće biti objavljena. Neophodna polja su označena *

Logo

Newsletter

Možda će Vam se svideti:

Logo

Energija Balkana

Newsletter

Nedeljni pregled vesti