Proboj nuklearne fuzije u kontekstu

Prošlog mjeseca Nacionalno postrojenje za paljenje u Nacionalnoj laboratoriji Lawrence Livermore (LLNL) u Kaliforniji objavio značajan napredak u istraživanju nuklearne fuzije. Od tada su me mnogi ljudi pitali šta ovaj proboj zaista znači.

Prvo, razgovarajmo o nekim osnovama nuklearne fuzije. Današnje nuklearne elektrane su bazirane na nuklearnoj fisiji, koja je cijepanje teškog izotopa poput uranijuma-235 na dva manja izotopa. (Izotopi su samo različiti oblici elementa).

Jednostavno rečeno, nuklearna fisija je poput ispaljivanja sićušnog metka u središte izotopa, što uzrokuje njegovu nestabilnost i cijepanje. Kada se razdvoji, oslobađa ogromnu količinu energije (masa i energija su povezane Einsteinovom poznatom jednačinom E = Mc²). Ta energija se tada može pretvoriti u električnu energiju.

Međutim, jedna od primarnih zamjerki nuklearnoj fisiji je da su nusprodukti fisije visoko radioaktivni, a mnogi od njih su dugovječni. Drugim riječima, predstavljaju opasnost po život ako se njima pravilno ne rukuje. Ovi radioaktivni nusproizvodi su razlog zašto se neki protive nuklearnoj energiji.

Nuklearna fuzija, koja je izvor energije za zvijezde poput našeg Sunca, je drugačija. Uz fuziju, tjerate manje izotope zajedno da formiraju veće izotope. Obično ovo uključuje kombinovanje izotopa vodonika - najmanjeg elementa - da bi se formirao helijum. Ova reakcija oslobađa čak više energije nego reakcija fisije, ali što je još važnije, ne proizvodi dugotrajne radioaktivne nusproizvode. Zato se nuklearna fuzija često naziva “svetim gralom” proizvodnje energije.

Dakle, u čemu je problem? Ti mali izotopi vodonika su vrlo otporni na stapanje. Potreban je ogroman pritisak i visoke temperature (kao što su prisutne na suncu) da bi ih natjerali da se spoje. To se veoma razlikuje od nuklearne fisije, koja se odvija relativno lako. Stoga, iako se fuzija može postići u nuklearnom oružju, istraživači su proveli desetljeća pokušavajući stvoriti kontroliranu reakciju fuzije koja bi se mogla koristiti za proizvodnju energije.

Tokom godina najavljivana su mnoga “proboja”. Ona koja je objavljena prošlog mjeseca je da su naučnici po prvi put dobili više energije iz procesa fuzije nego što su morali da ulože. Prethodni napori koji su postigli fuziju zahtijevali su više energije nego što je proizvela reakcija fuzije.

Dakle, ovo označava značajan napredak. Ali koliko smo blizu razvoju komercijalnih fuzijskih reaktora?

Evo jedne analogije koju sam koristio da to stavim u kontekst. Bilo je mnogo prekretnica na putu do komercijalnog putovanja avionom. Braća Rajt su u decembru 1903. odletela prvim uspešnim motornim letom u istoriji. Proći će još 16 godina do prvog transatlantskog leta. Ali, prvi nadaleko uspješan komercijalni avion, Boeing 707 nije bio predstavljen sve do 1958. godine.

Dugogodišnja šala je uvijek bila da je komercijalna nuklearna fuzija udaljena 30 godina. U stvarnosti, to jednostavno znači da još uvijek ne možemo sasvim vidjeti kompletan put do tamo. Nedavni proboj je svakako prekretnica na putu komercijalne nuklearne fuzije. Ali možda nam je još 30 godina daleko od komercijalne realizacije nuklearne fuzije.