Na Slnku sa to stáva stále: atómy sa spájajú, to znamená, že dochádza k termonukleárnej fúznej reakcii, v dôsledku čoho sa uvoľňuje nepredstaviteľné množstvo energie. Vedci už dlho snívali o takejto energii a tu na Zemi ju možno získať vytvorením kontrolovaných termonukleárnych fúznych reakcií.
Doteraz to však nebolo možné získať.
Po skončení druhej svetovej vojny sa to vedci z celého sveta snažia dosiahnuť.
S pomocou experimentálnych reaktorov v Rusku, USA, Anglicku, Japonsku a mnohých ďalších krajinách sa získali krátkodobé termonukleárne fúzne procesy, ale všade sa na udržanie tohto procesu použilo viac energie ako na získanie energie, vysvetľuje Søren Bang Korsholm, vedecký pracovník na Dánskej technickej univerzite. (Søren Bang Korsholm).
V ďalekej budúcnosti
Dánsky vedec a jeho kolegovia z Katedry fyziky Technickej univerzity sa zúčastňujú na globálnom vedeckom projekte, ktorý v roku 2025 umožní vykonávanie účinného procesu termonukleárnej fúzie - t. pridelí sa viac energie ako sa vynaloží na jej získanie. Napriek tomu sa verí, že po mnoho rokov nebudeme môcť vidieť elektrárne fungujúce na princípoch termonukleárnej fúzie.
„Až v päťdesiatych rokoch tohto storočia sa energia termonukleárnych fúznych elektrární môže využívať v energetických sieťach. V každom prípade ide o usmernenia pre európsky program termojadrovej fúzie, “hovorí.
Propagačné video:
Napriek odľahlosti vyhliadok veľa vedcov, napríklad Søren, vážne pracuje na otázkach termonukleárnej fúznej energie. A na to existujú dobré dôvody. Pre elektráreň, ktorá pracuje na princípe termonukleárnej fúzie, je potrebné nekonečne malé množstvo jadrového paliva, ktoré navyše neemituje CO2 ani iné škodlivé látky.
Lacná zelená energia
Keď dnes nabíjate svoj smartphone, 24% elektrickej energie pochádza z tepelných staníc spaľujúcich uhlie. Je to ťažká a nie príliš šetrná k životnému prostrediu výroba energie.
„Na výrobu jedného gigawattu elektriny musí elektráreň na uhlie spaľovať 2,7 milióna ton uhlia ročne. A fúzne stanice vyžadujú iba 250 kilogramov jadrového paliva na dosiahnutie rovnakého účinku. 25 gramov jadrového paliva stačí na to, aby takáto elektráreň dodávala energiu jednému Dánovi po celý život, “hovorí Søren Bang Korsholm.
Na rozdiel od uhlia fúzia neemituje CO2, a teda neovplyvňuje klímu.
„Jediným„ priamym “výrobným odpadom z energie jadrovej syntézy je hélium a dá sa použiť v širokej škále aplikácií. Je to asi 200 kilogramov hélia po celý rok,“vysvetľuje.
Energia jadrovej syntézy má však malý problém. Tu sa nemôžete obísť bez rádioaktivity úplne. „Vnútorný povrch reaktora sa stáva rádioaktívnym, je to však forma rádioaktivity, ktorá sa stane bezpečnou po 100 rokoch,“hovorí vedec. Tento materiál sa potom môže znova použiť.
Takmer nekonečné jadrové palivo
Na rozdiel od uhlia nemusí byť palivo pre jadrovú syntézu vykopané zo zeme. Môže sa získať pomocou čerpadiel z mora, pretože energia termonukleárnej fúzie sa získa pomocou ťažkého vodíka (deutérium), ktorý sa extrahuje z morskej vody.
„More poskytuje jadrové palivo, ktoré bude stačiť na spotrebu energie na celom svete miliardy rokov. Nebudeme preto bez energie, ak sa naučíme využívať energiu termonukleárnej fúzie, “vysvetľuje Søren Bang Korsholm.
Vedci okrem ťažkého vodíka deutérium používajú vo fúznom reaktore aj superheavy vodík trícium. Neexistuje v prírode, ale je vyrobený z lítia, ktoré je rovnakou látkou ako v batériách.
V reaktore sa ťažký a prehriaty vodík spája potom, čo teplota v reaktore dosiahne 200 miliónov stupňov.
„Teplota v reaktore je nepredstaviteľne vysoká. Pre porovnanie je teplota jadra Slnka iba 15 miliónov stupňov. Týmto spôsobom vytvárame omnoho vyššiu teplotu, “hovorí.
Francúzsky obrovský jadrový reaktor
Søren Bang Korsholm a mnohí z jeho kolegov z Technickej univerzity sú účastníkmi veľkého medzinárodného projektu ITER, v rámci ktorého EÚ, USA, Čína a mnoho ďalších krajín spolupracujú na vytvorení najväčšieho fúzneho reaktora na svete na juhu Francúzska. Bude to prvý reaktor svojho druhu, ktorý poskytne viac energie, ako spotrebuje.
„ITER podľa projektu vyrobí 500 megawattov, zatiaľ čo na zahriatie bude potrebných 50 megawattov. Spotrebúva trochu viac ako 50 megawattov energie, pretože časť energie využívame na chladenie a magnety, čo sa v tomto prípade nezohľadňuje, ale dáva to pekný prebytok energie v samotnom reaktore, “vysvetľuje.
Podľa vedca bude reaktor čoskoro pripravený na prevádzku.
„V roku 2025 bude reaktor pripravený na prvý test a potom ho inovujeme, až kým nebude úplne pripravený v roku 2033,“hovorí Søren Bang Korsholm.
Predstavujeme energiu budúcnosti
Nemali by sme si však myslieť, že po dokončení projektu ITER bude elektrina, vďaka ktorej pracuje naša chladnička, energiou termonukleárnej fúzie. Reaktor nebude vyrábať elektrinu.
„ITER nie je elektráreň. Reaktor nie je postavený na výrobu elektrickej energie, ale na demonštráciu možnosti využitia termonukleárnej fúzie ako zdroja energie, “hovorí.
Vedec dúfa, že projekt bude mať obchodných partnerov, ktorí budú venovať pozornosť možnostiam termonukleárnej fúznej energie.
„Možno veľké energetické spoločnosti a ropné spoločnosti začnú investovať do energie jadrovej syntézy, keď uvidia svoj potenciál. A kto vie, možno sa takéto elektrárne objavia v blízkej budúcnosti, “hovorí Søren Bang Korsholm.
Ďalšou zastávkou je mesiac
Ak sa vedcom podarí vytvoriť efektívne elektrárne založené na termonukleárnej fúzii, hneď sa objaví veľa nápadov, ako ich možno vylepšiť. Jedna z myšlienok už navrhuje použitie iného druhu paliva, ktoré však nie je na Zemi toľko.
„Hélium-3, ktoré je na Mesiaci bohaté, má tú výhodu, že produkty fúzie z plazmy reagujú menej so stenami reaktora, takže stena je menej rádioaktívna a môže mať dlhšiu životnosť,“hovorí Søren Bang Korsholm.
Ťažba paliva na Mesiaci a jeho dodávka na Zem je zatiaľ nákladná. Ale energia termonukleárnej fúzie bude možno taká účinná, že sa tieto náklady vyplatia.
"Ak existujú myšlienky na dodávku paliva z Mesiaca, potom môžu byť fúzne elektrárne neuveriteľne efektívne," dodáva vedec.
Jeppe Kyhne Knudsen, Jonas Petri, Lasse From