Na całym świecie dyskutuje się o energii jądrowej. Naukowcy opracowują coraz doskonalsze systemy zabezpieczeń. Trwają prace nad metodami przechowywania radioaktywnych odpadów. Równocześnie toczy się zażarta debata społeczna. Tymczasem coraz bardziej prawdopodobne jest, że energetyka przyszłości będzie opierać się na „energii gwiazd”.

Synteza termojądrowa zachodzi w temperaturach rzędu wielu milionów stopni. To ona jest  źródłem energii naszego Słońca. W ostatnich latach w badaniach syntezą nastąpił gwałtowny postęp. To zwiastun przełomowej metody bezpiecznego pozyskiwania czystej energii.

Miesiąc temu Amerykanie przeprowadzili udane testy jednego z najsilniejszych laserów na świecie - National Ignitron Facility (NIF). Około dwustu potężnych wiązek zostało zogniskowanych na małej kapsułce paliwa, w środku kilkumetrowej komory próżniowej.  Uruchomienie lasera spowoduje uwolnienie ogromnych pokładów energii. Taką przynajmniej nadzieję mają naukowcy  z U.S. Department of Energy.

           National Ignitron Facility (NIF)


Energia gwiazd

Konwencjonalna energetyka jądrowa jest oparta na rozpadzie ciężkich pierwiastków. Paliwem jest uran lub pluton (wycofywany w związku z możliwościami wykorzystania militarnego). Synteza jądrowa  polega natomiast na łączeniu lekkich izotopów wodoru: deuteru lub trytu.  - W reakcji łączenia produkowane są  szybkie neutrony i cząstki naładowane. Samo zjawisko wyzwalania energii w procesie syntezy już poznaliśmy. Chodzi o bombę wodorową, a ściślej termojądrową – tłumaczy prof. Marek  Sadowski z Instytutu Problemów Jądrowych w Świerku. Teraz naukowcy starają się doprowadzić do kontrolowanej fuzji jądrowej. Są na to dwie główne metody. Pierwsza polega na rozgrzaniu  paliwa uwięzionego w pułapkach magnetycznych. Druga na wywołaniu reakcji za pomocą potężnego lasera.

Nad syntezą pracuje cały świat. Europa prowadzi program HIPER  - European High Power Laser Energy Research Facility. Biorą w nim udział 22 laboratoria (większość w Europie). HIPER ma na celu opracowania układu prototypowego dla zademonstrowania efektywnej syntezy laserowej w wersji z tzw. szybkim zapłonem paliwa termojądrowego. Milowym  krokiem na drodze do energii z fuzji termojądrowej ma być budowa Międzynarodowego Eksperymentalnego Reaktora Termojądrowego (International Tokamak Experimental Reaktor – ITER). Aktualnie trwają pracę nad  materiałami, które wytrzymają ekstremalne warunki panujące wewnątrz reaktora. Jeśli wszystko pójdzie zgodnie z planem, prąd z prototypowej jednostki popłynie za mniej więcej 30 lat.

Materiały rozszczepialne ulegną wyczerpaniu. Można myśleć o ich powielaniu, ale technologia jądrowa zawsze będzie niebezpieczna – mówi prof. Sadowski. Energetyka termojądrowa nie produkuje radioaktywnych  odpadów. Niektóre elementy konstrukcyjne reaktora fuzji staną się wtórnie promieniotwórcze, ale średni czas ich rozpadu wyniesie najprawdopodobniej 10 lat.

Badania na syntezą termojądrową prowadzi m.in. Instytut Fizyki Plazmy i Laserowej Mikrosyntezy (IFPiLM). Paweł Gąsior  z tej placówki ocenia, że jest zbyt wcześnie, by przeprowadzać kalkulacje opłacalności względem elektrowni jądrowych. Perspektywa kilkudziesięciu lat to zbyt dużo, by przeprowadzać wyliczenia. Na pewno będzie to metoda konkurencyjna.  Pamiętajmy jednak, że zasoby potrzebne energetyce atomowej są wyczerpywane. W przypadku energetyki termojądrowej nie ma tego problemu – dodaje.

Energetyka jądrowa w niebezpieczeństwie?

Czy pojawienie się nowej taniej technologii spowoduje rywalizację pomiędzy ośrodkami badającymi i wdrażającymi odmienne metody pozyskiwania energii. Można sobie wyobrazić, że nastąpi nie tylko spór naukowców o kierunki rozwoju energetyki, ale także walka lobby przemysłowych.  Prof. Sadowski twierdzi, że na razie nic takiego nie ma miejsca. Synteza jest dopiero na etapie badań. To melodia przyszłości. W NIF nie udało się dotąd otrzymać dodatniego bilansu energetycznego. Natomiast jeśli rozwój nastąpi szybko, co zależy także od nakładów finansowych,  konwencjonalna energetyka atomowa, która opiera się na wyczerpywalnych źródłach, zostanie zastąpiona przez energetykę opartą na syntezie termojądrowej - mówi.

Fizycy zajmujący się energią atomową, nie traktują syntezy termojądrowej, jak konkurencji. - Pracownicy IIFPiLM są zwolennikami energetyki jądrowej - podkreśla Gąsior. Kiedy synteza zastąpi energetykę konwencjonalną, znajdą oni zatrudnienie w nowym sektorze – konstatuje. Trudno uwierzyć, że takie stanowisko nie ulegnie zmianie wraz ze zbliżającą się perspektywą wdrożenia nowej technologii – bardziej efektywnej i czystszej. O dokonanie przełomu rywalizują Europa i Stany Zjednoczone. W tej chwili nie da się powiedzieć, kto zwycięży w wyścigu.