Święty Graal energetyki, perpetuum mobile, rewolucja – bombastycznych określeń na opisanie fuzji termojądrowej nie brakuje. Nad technologią zaczęto pracować jeszcze w latach 50., w 1950 r. radzieccy naukowcy, Igor Tamm i Andriej Sacharow stworzyli pierwszy tokamak, czyli reaktor, w którym miała zachodzić reakcja termojądrowa. Ale przez ponad pół wieku niewiele się w tym zakresie działo. Reaktory termonuklearne zaczęły ponownie budzić zainteresowanie, dopiero gdy świat zaczął się przejmować zmianami klimatycznymi stanem środowiska. Dziś, po rosyjskim ataku na Ukrainę, technologia jeszcze bardziej nabiera znaczenia.
Dlaczego? Ważnych przyczyn jest kilka. Energię nuklearną można uzyskać na dwa sposoby: rozszczepiając jądra atomów lub je łącząc. Konwencjonalne reaktory nuklearne, jak wiadomo, tworzą energię poprzez rozszczepienie – co, po pierwsze, jest procesem gwałtownym, który trzeba kontrolować, a po drugie, reakcja jest możliwa przy użyciu jąder ciężkich, znajdujących się w takich pierwiastkach, które po użyciu tworzą radioaktywne odpady, których rozpad liczony jest w tysiącach czy setkach tysięcy lat. Niekontrolowana reakcja powoduje wybuch, co przekłada się na wszystkie zagrożenia, które jeżą włosy na karku ekologów i przeciętnego Kowalskiego.
W tokamaku, czyli reaktorze termojądrowym, zachodzi proces odwrotny: jądra pierwiastków wytwarzają energię, łącząc się. Jednak zamiast nabierać tempa i gwałtowności reakcja, która nie będzie stymulowana, stopniowo się zakończy. Ale też teoretycznie, przy odpowiednim moderowaniu, reakcja ta może zachodzić w nieskończoność. Pozostałości paliw używanych w tokamakach dezaktywują się w ciągu najdalej kilkuset lat.
Tyle teoretyczne zalety. W praktyce naukowcy borykają się z szeregiem problemów, a zwłaszcza z problemem podtrzymania fuzji. Uruchomioną reakcję niezwykle trudno podtrzymać: znajdująca się w reaktorze plazma musi osiągnąć temperaturę rzędu milionów stopni Celsjusza, by zaczęła się reakcja – a zatem trzeba jeszcze użyć energii, by całość „wprawić w ruch”. Największe osiągnięcia pod tym względem mają Chińczycy, którym w Experimental Advanced Superconducting Tokamak udało się utrzymać temperaturę 70 mln stopni. Przy 120 mln stopni udało im się reakcję utrzymać zaledwie przez nieco ponad półtorej minuty. Z kolei najwyższą efektywność (czyli przełożenie ilości energii użytej do wywołania reakcji na ilość energii wyprodukowaną w ramach tej reakcji) uzyskali Brytyjczycy w swoim Joint European Torus: stosunek energii wyprodukowanej do zużytej na uruchomienie procesu sięgnął 2:3. Innymi słowy, fuzja termojądrowa dziś pożera więcej energii, niż jej daje.
Z drugiej strony w ekspresowym tempie rosną nadzieje, że jednak coś z tych eksperymentów wyniknie. – Obecnie prowadzi się wiele projektów, które wiążą się z bardzo wiarygodnym planem rozwiązania problemów fizyki związanych z reakcją termojądrową do końca bieżącej dekady – mówił w ubiegłym tygodniu, podczas przesłuchania w państwowej Komisji Nauki i Technologii, dr Nick Hawker, badacz z Oksfordu i twórca energetycznego start-upu First Light Fusion.
