Unutrašnjost fuzionog reaktora-tokamak, prikaz, ljubičasto – plazma gasa. Izvor: theengineer.com

 

Svaka sfera života, sva disiciplina ima neki svoj Sveti gral. Za polje energetike, to je nuklearna fuzija.
 
Već neko vrijeme aktuelan je multinacionalni projekat ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor ), vrijedan preko 20 milijardi dolara. Međutim, ovakvi projekti su veoma skupi i upitno je da li će ikada moći proizvoditi energiju po nekoj prihvatljivoj cijeni. Neke kompanije pokušavaju naći rješenje za problem dobijanja energije fuzijom jezgri na drugi način – preko start-up kompanija, koje imaju privatne izvore finansiranja. Ovo predstavlja veliki zaokret u menadžmentu projekata nuklearne fuzije – do prije nekog vremena bilo je nemoguće zamisliti kako se išta na ovom polju može raditi bez finansiranja iz državnih izvora.
 
Pa ipak, upravo je jedna takva, start-up kompanija, napravila veliki korak ka dobivanju energije stapanjem jezgara. Privatno finansirana kompanija Tri Alpha Energy je izgradila postrojenje u kojem je gas moguće zagrijati do temperature od 10 miliona stepeni Celsijusa i takav gas držati stabilnim u vremenu od 5 milisekundi. Ovo se može činiti kao treptaj oka, ali je prvi put da se došlo do ovog trenutka.
 

Nuklearna fuzija je proces u kojem se laka jezgra sudaraju i stapaju, gradeći novo – teže i stabilnije jezgro, uz oslobađanje velikih količina energije. Primjerice, mogli bi se sudariti i spojiti jezgra izotopa hidrogena deuterijuma i tricijuma (D-T reakcija). Pri nuklearnoj fuziji ne nastaju radioaktivni produkti kao pri nuklearnoj fiziji. Ipak, kako energija ne može nastati iz ničega (niti biti uništena) i za reakcije nuklearne fuzije potrebno je uložiti energiju – potrebno je zagrijati gas na nekoliko miliona stepeni.

 

Energija zvijezda je ništa drugo do fuziona energija. Fuzija je, osim sa energetskog aspekta, zanimljiva i zbog toda što se od jednostavnih, lakih jezgara mogu dobiti kompleksnija, jezgra drugačijih  kvaliteta od onih jezgara koja su ušla u reakciju – jezgra drugih elemenata.



 
Međutim,naučnici već dugo diskutuju o svrsishodnosti i praktičnosti D-T fuzije jer se tricij ne nalazi u prirodi, već dobiva bombardovanjem jezgara litijuma neutronima. Zato se traže alternative, kao što je hidrogen-bor fuzija. Hidrogen-bor smjesa ima tu manu što joj treba 30 puta više energije da “proključa”, ali bora u prirodi, za razliku od tricijuma, ima i fuzija od ove smjese proizvede jezgra helijuma, bez dodatnih neutrona – same alfa-čestice, što znači da nema neutronskog jonizirajućeg zračenja. 
 
Tri Alpha Energy su koristili hidrogen i bor. Ova smjesa nešto teže reagira nego D-T, ali su izbjegnuti neki tehnički problemi. Bit fuzije je dovesti masu gasa dovstanja jonizacije, kada se elektroni “odljušte” od atoma i dobiju se “gola” jezgra-protoni i neutroni koji se drže zajedno. Da bi se to dogodilo, masu gasa je potrebno zagrijati najmanje do 100 miliona stepeni Celzijusa, a obično se radi sa temperaturama od nekoliko milijardi Celzijusa. Kada se dobije jonizirani gas – plazma, tu masu je potrebno “ukrotiti” i držati neko vrijeme stabilnom da se počnu dešavati fuzije jezgara. ITER plazmu drži stabilnom pomoću jakog magnetnog polja u prostoriji koja se zove tokamak. Plazma se drži u obliku torusa (zamislite oblik krofne iz američkih filmova). 



Tokamak-shema, Izvor: Wikimedia commons
 
Tri Alpha, a i drugi fuzioni start-upovi pokušavaju primijeniti malo drugačije principe od onoh koje korisiti ITER. Konkretno, oni pokušavaju plazmu držati stabilnom pomoću FRC (field-reversed configuration) pristupa. Međutim, svi pristupi i modifikacije se bore sa tim kako da “ukrote plazmu” jer ovaj jonizirani gas ne voli biti “zarobljen” u torusu – ako se ne može slobodno kretati, on pravi “mjehure”, kovitla se u pokušaju da “pobjegne”. Također, problem plazme u torusu su i turbulencije zbog koji se gubi dio toplote, a svaki gubitak toplote troši energiju na nadoknadu te usporava ili onemogućava sudare jezgra. 

Ipak, ono što su uradili u Tri Alpha Energy dalo je obećavajuće rezultate i utrlo put alternativnim načinima stvaranja fuzione energije.