Kontrolowana reakcja fuzji uwalnia około 4 miliony razy więcej energii niż spalanie węgla, ropy naftowej lub gazu i cztery razy więcej niż rozszczepienie, rodzaj energii jądrowej wykorzystywanej obecnie
Piotr Mazurkiewicz
Na świecie trwa wyścig, kto pierwszy będzie w stanie trwale pozyskiwać energię w wyniku fuzji. Może to bowiem zmienić medycynę, energetykę i samochody elektryczne, a potencjał fuzji jądrowej wykracza poza produkcję energii. Może być ona przydatna w niektórych zastosowaniach medycznych, takich jak produkcja izotopów do leczenia raka. Może również zrewolucjonizować przemysł motoryzacyjny, zmieniając sposób, w jaki dostarczamy energię do pojazdów elektrycznych.
Na czym polega fuzja jądrowa? Jakie ma zalety?
Fuzja to proces, który zasila energią gwiazdy jak Słońce. Kontrolowana reakcja tego typu jest niezwykle trudna do odtworzenia na Ziemi. Udaje się to na krótko w laboratoriach, jednak nie jest póki co możliwe na dłuższą metę i taki eksperymenty pochłaniają znacznie więcej energii niż wynosi jej produkcja. Tymczasem kontrolowana reakcja fuzji uwalnia około 4 miliony razy więcej energii niż spalanie węgla, ropy naftowej lub gazu i cztery razy więcej niż rozszczepienie, rodzaj energii jądrowej wykorzystywanej obecnie.
W ostatnich latach widać intensywną współpracę instytucji publicznych i firm w rozwoju badań w celu przekształcenia fuzji w źródło energii na dużą skalę. Ma ona bowiem ogromne zalety w porównaniu z paliwami kopalnymi i rozszczepieniem jądrowym. Jest zdecydowanie bardziej przyjazna dla środowiska, emituje tylko hel jako produkt uboczny, a ten gaz obojętny nie stanowi zagrożenia. Paliwa do fuzji jest pod dostatkiem, najczęściej używanymi izotopami wodoru do syntezy są deuter i tryt. Deuter można wydobyć z wody morskiej, natomiast lit może wytwarzać tryt w samym reaktorze. Nie ma też ryzyka niekontrolowanej reakcji łańcuchowej, jaka może się zdarzyć w reaktorach rozszczepienia, gdzie awaria układu chłodzenia może prowadzić do przegrzania i potencjalnych stopień, jak to miało miejsce w Czarnobylu lub Fukushimie – wylicza Interesting Engineering.
Ze wszystkich tych powodów istnieje wiele inicjatyw w zakresie badań nad syntezą jądrową. Międzynarodowy Eksperymentalny Reaktor Termojądrowy (ITER) jest jedną z najważniejszych, w którą zaangażowanych jest 35 krajów na całym świecie. Prawdopodobnie będzie gotowy dopiero w 2039 r.
Gdzie można wykorzystać fuzję jądrową?
Na ten przełom czeka też medycyna. Obecnie najczęstszym rodzajem leczenia raka opartego na rozszczepieniu atomów jest zewnętrzna radioterapia wiązką promieniowania. Terapia fuzyjna, która jest nadal w fazie rozwoju, ma to zmienić. Oferuje bardziej ukierunkowane podejście, w tej metodzie wyspecjalizowane, bardziej selektywne związki zawierające bor są stale dostarczane do guzów. Po ich zgromadzeniu naukowcy wykorzystują protony do łączenia się z borem, a reakcja wytwarza cząstki alfa, które uwalniają ogromne ilości energii na bardzo małym obszarze guza. W ten sposób można niszczyć komórki nowotworowe, oszczędzając otaczającą go zdrową tkankę.
Małe reaktory naładują samochody
Potencjalne zastosowania fuzji obejmują podróże kosmiczne i napęd morski. Fuzja jądrowa może mieć zastosowanie w pojazdach elektrycznych Kilka firm bada, w jaki sposób może zapewnić czystą, wydajną energię dla stacji ładowania pojazdów elektrycznych.
Jedną z tych firm jest izraelski start-up NT-Tao, który opracowuje kompaktowe i skalowalne reaktory jądrowe zdolne do pracy zarówno w sieci, jak i poza nią. Kompaktowe reaktory fuzyjne mają jednocześnie dostarczać czystą, zrównoważoną energię do 1 tys. pojazdów elektrycznych każdy przy szacowanym koszcie od 6 do 13 centów za kWh. Porównywalne wymiarami do kontenera transportowego, można łatwo ustawić na obszarach miejskich i w odległych lokalizacjach — nawet tam, gdzie tradycyjne źródła zasilania mogą być ograniczone. Ze względu na ich mobilność i możliwość adaptacji można je również wykorzystać do innych zastosowań, takich jak zasilanie centrów danych lub obiektów przemysłowych.
