"Ko bo na voljo, bo fuzija zelo varen in okolju prijazen koncentriran vir velikih količin energije. Pri fuziji ne nastajajo toplogredni plini in dolgoživi radioaktivni odpadki, ki bi okolje obremenjevali še več 10.000 let," pove dr. doc. dr. Boštjan Končar, sodelavec Odseka za reaktorsko tehniko Instituta “Jožef Stefan” in vodja Slovenske fuzijske asociacije (SFA). V nasprotju s klasično jedrsko energijo nenadzorovana verižna reakcija ni mogoča: "V trenutku, ko se zgodi kaj nepredvidljivega, se fuzijska reakcija samodejno zaustavi, saj gorivo dodajamo v majhnih količinah, v miligramih, in dovod goriva lahko kadar koli prekinemo," razlaga, kaj si lahko obetamo od energije prihodnosti. 

Novo upanje za rešitev podnebne krize? 

Fuzija je zagotovo energija prihodnosti, saj gre za čist, varen in skoraj neomejen vir energije, pravi doc. dr. Končar: "Za gorivo bi potrebovali le litij in vodo, že liter vodika bi bil dovolj za toliko energije, kot je proizvede termoelektrarna s 10.000 tonami premoga, delovanje pa ne bi povzročalo nobenih škodljivih izpustov. Proizvodnja električne energije s fuzijo je vendarle še precej oddaljena. Realno lahko prve komercialne fuzijske elektrarne pričakujemo šele v drugi polovici stoletja."

Kot poudarja, se moramo zavedati nevarnosti, ki nam grozijo ob uporabi sedanjih tehnologij: "Prekomerni izpusti ogljikovega dioksida povzročajo stalno naraščanje temperature ozračja že zadnjih 50 let. Pogovarjamo se lahko le o tem, za koliko bo v prihodnjih desetletjih še naraščala, malo več ali malo manj.  V teh okoliščinah je fuzijsko energijo nujno vključiti v prihodnjo energijsko mešanico, nikakor pa ne smemo čakati nanjo. Do takrat se bo treba znajti z obstoječimi tehnologijami in viri energije. Najprej bo treba zmanjšati potrošnjo energije in izkoristiti prav vse razpoložljive brezogljične vire, tudi jedrsko energijo."

Kaj sploh je umetno sonce? 

Kot pojasni dr. Končar, se na Soncu lahka jedra vodika zlivajo v težja helijeva jedra, pri tem pa nastaja ogromna količina energije, ki omogoča življenje na Zemlji. Procesu zlivanja jeder, ki poganja Sonce in zvezde, pravimo fuzija. Jedra so pozitivno nabita in se med seboj odbijajo. Da bi premagali to odbojno silo, morajo imeti jedra veliko energijo oziroma hitrost. 

V svetu majhnih delcev je temperatura merilo za njihovo hitrost. Zato je v notranjosti zvezd zelo vroče, okoli 10 milijonov °C. Ko jedra trčijo skupaj, začne med njimi delovati močna jedrska sila in sprosti se ogromno energije. Sonce jedra vodika zadržuje s svojo veliko maso oziroma težnostjo, procesi zlivanja pa na Soncu potekajo že stotine milijonov let, pojasnjuje doc. dr. Končar. 

Podobno 'umetno sonce' skušajo znanstveniki ustvariti tudi na Zemlji, pove Končar, a dodaja, da je pridobivanje energije s pomočjo fuzije za človeštvo velik znanstveni in tehnološki izziv, izpostavlja. Fuzija poteka v posebnih napravah, imenovanih tokamak, v katerih vročo mešanico goriva, ki jo imenujemo plazma, zadržuje močno magnetno polje obročaste oblike. Tako visoko temperaturo dosežemo z različnimi sistemi gretja fuzijske plazme. 

Kaj se je zgodilo pri kitajskem eksperimentu? 

V kitajskem eksperimentalnem reaktorju Experimental Advanced Superconducting Tokamak (EAST), ki je prav tako naprava tokamak, so pred kratkim dosegli rekorden čas zadrževanja vroče plazme, 17 minut in 36 sekund pri 70 milijonih stopinj Celzija, kar je izjemen tehnološki dosežek, izpostavlja. 

Tam sicer še ni prišlo do fuzijske reakcije in presežka sproščene energije. Kot pripoveduje doc. dr. Končar, je bilo doseženo le najdaljše zadrževanje vroče plazme doslej, vendar pa je bila gostota delcev vsaj desetkrat manjša od tiste, ki je potrebna za fuzijsko plazmo. To je cilj mednarodnega eksperimentalnega reaktorja ITER, ki se gradi na jugu Francije in v katerem bi s pomočjo fuzije ustvarili desetkrat več energije, kot je je treba za segrevaje fuzijske plazme, ki bo imela temperaturo 150 milijonov stopinj Celzija. 

To ni prvi takšen poskus, je pa zagotovo najboljši doslej, ocenjuje doc. dr. Končar. Podobni eksperimenti se izvajajo v številnih fuzijskih rektorjih po svetu. Dosedanji rekord v zadrževanju vroče plazme s superprevodnimi magneti je npr. znašal šest minut in 30 sekund, dosežen pa je bil v podobnem tokamaku Tore Supra v Franciji. Največja moč pri obratovanju s fuzijsko plazmo, 16 MW, pa je bila že leta 1997 dosežena v trenutno največjem delujočem tokamaku, Joint European Torus (JET) v Veliki Britaniji. Vzdrževanje vroče plaze je sicer trajalo le nekaj sekund, saj je bila gostota plazme desetkrat večja, JET pa je opremljen le z navadnimi bakrenimi magneti. 

Kdaj bi lahko prvič uporabili fuzijsko energijo? 

Realizacija fuzijske energije je vendarle še daleč, poudarja doc. dr. Končar. Prvi zagon vroče plazme v eksperimentalnem tokamaku ITER lahko pričakujemo že kmalu po letu 2025, prvo fuzijsko reakcijo z devterijem in tritijem, ki bo proizvedla presežek energije, pa deset let kasneje. Takrat se bodo začela pospešena prizadevanja za prvo demonstracijsko fuzijsko elektrarno. Prve komercialne fuzijske elektrarne pa lahko pričakujemo v drugi polovici stoletja.

Gre predvsem za izjemno kompleksen in zahteven tehnološki izziv, ki zahteva svoj čas, nova znanja na meji mogočega in velika vlaganja: "Na poti razvoja fuzije se znanstveniki na vsakem koraku srečujejo z dotlej nepremagljivimi ovirami, iznajti morajo povsem nove fizikalne in tehnološke rešitve.  V zgodovini razvoja fuzije smo bili priča številnim prebojnim rešitvam.  Za začetek je bilo treba zgraditi velike eksperimentalne naprave, ki danes delujejo v Evropi, ZDA, na Japonskem in Kitajskem. V teh napravah po svetu dosegajo nove in nove rekorde, npr. v temperaturi in gostoti plazme ter v času zadrževanja."

Danes veliko pričakujemo od največjega fuzijskega reaktorja ITER, ki se gradi v južni Franciji in v katerem naj bi prvič dokazali, da je s fuzijo možno proizvajati presežne količine energije. ITER je plod širokega mednarodnega sodelovanja gospodarsko najrazvitejših držav, saj ena sama država ne more izpeljati tako zahtevnega projekta. Praktično vsak sistem in komponento, ki se razvija za ITER, spremlja pridevnik največji, najmočnejši. ITER bo imel največjo vakuumsko posodo na svetu, plazmo pa bodo v posodi zadrževali največji in najmočnejši superprevodni magneti doslej. 

Na poti do fuzijske energije je še precej velikih izzivov: "Razviti bo treba nove materiale, ki bodo prenesli zahtevne razmere (velike temperaturne razlike, velike toplotne in sevalne obremenitve) v fuzijskem reaktorju. Velik problem je tudi stabilno obratovanje fuzijske plazme brez velikih energijskih prebojev, ki poškodujejo stene reaktorja. Razviti bo treba tudi tehnologijo za proizvodnjo tritija. A dosedanji napredek v razvoju je izjemen, zato lahko z optimizmom zremo v prihodnost," sklene dr. Končar.