Proboj nuklearne fuzije u kontekstu

Prošli mjesec National Ignition Facility u Nacionalnom laboratoriju Lawrence Livermore (LLNL) u Kaliforniji najavio značajan napredak u istraživanju nuklearne fuzije. Od tada me brojni ljudi pitaju što ovaj napredak zapravo znači.

Prvo, raspravimo neke osnove nuklearne fuzije. Današnje nuklearne elektrane temelje se na nuklearnoj fisiji, koja je cijepanje teškog izotopa poput urana-235 u dva manja izotopa. (Izotopi su samo različiti oblici elementa).

Jednostavno rečeno, nuklearna fisija je poput ispaljivanja sićušnog metka u središte izotopa, što uzrokuje da on postane nestabilan i da se rascijepi. Kad se razdvoji, oslobađa ogromnu količinu energije (masa i energija povezane su poznatom Einsteinovom jednadžbom E = Mc²). Ta se energija zatim može pretvoriti u električnu energiju.

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

Nuklearna fuzija, koja je izvor energije za zvijezde poput našeg Sunca, je drugačija. S fuzijom spajate manje izotope da tvore veće izotope. To obično uključuje kombiniranje izotopa vodika — najmanjeg elementa — kako bi se formirao helij. Ova reakcija oslobađa još više energije od reakcije fisije, ali što je još važnije, ne proizvodi nikakve dugotrajne radioaktivne nusprodukte. Zato se nuklearna fuzija često naziva "svetim gralom" proizvodnje energije.

Dakle, u čemu je problem? Ti mali izotopi vodika vrlo su otporni na stapanje. Potreban je golem pritisak i visoke temperature (kakve su prisutne na suncu) da bi se spojile. To je vrlo različito od nuklearne fisije, koja se odvija relativno lako. Dakle, 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.

Tijekom godina najavljena su mnoga "proboja". Onaj koji je objavljen prošli mjesec bio je da su po prvi put znanstvenici dobili više energije iz procesa fuzije nego što su morali uložiti. Prethodni napori koji su postigli fuziju zahtijevali su više unosa energije nego što je proizvela reakcija fuzije.

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

Evo analogije koju sam upotrijebio da to stavim u kontekst. Bilo je mnogo prekretnica na putu do komercijalnih zračnih putovanja. Braća Wright letjela su prvim uspješnim motornim letom u povijesti u prosincu 1903. Proći će još 16 godina prije prvog transatlantskog leta. Ali, prvi nadaleko uspješan komercijalni putnički zrakoplov, Boeing 707 neće biti predstavljen sve do 1958.

Dugotrajna šala uvijek je bila da je komercijalna nuklearna fuzija udaljena 30 godina. U stvarnosti, to jednostavno znači da još uvijek ne možemo sasvim vidjeti cijeli put do tamo. Nedavno otkriće svakako je prekretnica na putu ka komercijalnoj nuklearnoj fuziji. Ali možda smo još 30 godina udaljeni od komercijalne realizacije nuklearne fuzije.