Naukowcy zastanawiają się, czy energia z fuzji jądrowej pozostanie w sferze science fiction, czy w przyszłości rzeczywiście zastąpi paliwa kopalne.
To szczególny moment, gdy otwierają się drzwi jednego z największych na świecie laboratoriów paliwa do laserowej fuzji: naukowcy zakładają niebieskie, jednoczęściowe kombinezony ochronne, mechanicy dłubią przy precyzyjnych frezarkach, a technicy laboratoryjni przez potężne mikroskopy oglądają kulki paliwa o średnicy zaledwie czterech milimetrów.
REKLAMA
REKLAMA
Jesteśmy w Darmstadcie, przemysłowym mieście w zachodniej części kraju związkowego Hesja. Tu, w siedzibie start-upu Focused Energy, międzynarodowy zespół wysoko zmotywowanych specjalistów chce doprowadzić technologię laserowej fuzji do etapu przemysłowego zastosowania. Celem firmy jest uruchomienie pierwszej komercyjnej elektrowni fuzyjnej najwcześniej za 15 lat.
Fuzja jądrowa a bezpieczeństwo energetyczne
„Jako ludzkość potrzebujemy energii wolnej od węgla. Same źródła odnawialne nie wystarczą. Zapotrzebowanie energetyczne ludzkości jest zdecydowanie zbyt duże” – przekonuje Ulrich Sigel, wiceprezes Focused Energy. „Jeśli chcemy zdekarbonizować gospodarkę, potrzebujemy energii z fuzji we wszystkich sektorach: transporcie, lotnictwie, żegludze, przemyśle, ogrzewnictwie – tam powstaje ogromny rynek dla produkcji energii neutralnej pod względem emisji CO₂”.
Profesor Sven Linow z Naukowej Rady Doradczej ds. Klimatu przy rządzie kraju związkowego Hesja jest jednak sceptyczny. „Moim zdaniem nie powinniśmy w to wchodzić” – odpowiada w rozmowie z Euronews Earth, zapytany, czy w rozwój energii z fuzji powinno się nadal pompować ogromne środki.
Na dworze panuje skwar, gdy spotykamy Linowa na wywiad w cieniu futurystycznego wieżowca Wyższej Szkoły Zawodowej w Darmstadcie. „Nikt jeszcze nie pokazał, że to naprawdę działa” – mówi Linow.
W USA eksperymenty wykazały, że w krzyżującym się ogniu licznych, bardzo silnych laserów lekkie jądra atomowe rzeczywiście mogą się łączyć, uwalniając energię. Aby jednak zapewnić stabilne dostawy prądu dla odbiorców, te niezwykle złożone doświadczenia musiałyby zostać przeniesione na znacznie większą skalę.
W elektrowni komercyjnej taka laserowo wywołana fuzja musiałaby zachodzić 10 razy na sekundę – przez całą dobę. Nawet najbardziej optymistyczni pracownicy Focused Energy przyznają, że są od tego jeszcze bardzo daleko.
Problemy z paliwem nie odstraszają inwestorów
Główny argument Linowa przeciwko energii z fuzji jest jednak inny: chodzi o paliwo. „Problemem jest tryt” – mówi profesor. „Na całym świecie jest go, według szacunków, 50 kilogramów. Po 12,3 roku zostanie z tego tylko połowa; tyle wynosi jego okres półtrwania. Do rozruchu elektrowni fuzyjnej potrzeba kilku kilogramów i później się je zużywa. Tryt trzeba byłoby odtwarzać wewnątrz samej elektrowni. Nikt nigdy tego nie próbował. Nie ma żadnego demonstratora, żadnego eksperymentu laboratoryjnego, w którym z powodzeniem to przetestowano. Są tylko pomysły” – podkreśla.
W rozmowie z Euronews Earth w siedzibie Focused Energy Sigel przyznaje, że kwestia odzysku trytu nadal kryje „niewyjaśnione problemy”, ale mówi, że to bardziej wyzwanie inżynierskie niż fundamentalny problem fizyki. Dla laboratoriów badawczych, które próbują rozwiązać kwestie cyklu paliwowego, „to fascynujące zadanie inżynierskie – a w Niemczech jesteśmy w tym dobrzy” – mówi Sigel. „Jestem optymistą, że sobie z tym poradzimy”.
Optymizm Sigla podzielają niektórzy politycy. Kanclerz Niemiec, Friedrich Merz (CDU), mocno poparł projekt, ogłaszając cel Niemiec, jakim jest „uruchomienie pierwszej na świecie elektrowni fuzyjnej”, podobnie jak rząd kraju związkowego Hesja. Premier Hesji, Boris Rhein (CDU), powiedział: „Fuzja jądrowa może być przełomem w zaopatrzeniu w energię”.
Entuzjazm widać także u międzynarodowych inwestorów: w pierwszej rundzie finansowania wiosną zebrano 240 mln dolarów (207 mln euro) – to największe finansowanie serii A w globalnej branży fuzji. Niemiecki koncern energetyczny RWE zwiększył swoje zaangażowanie o kolejne 60 mln euro.
Dlaczego więc profesor Linow i Naukowa Rada Doradcza ds. Klimatu przy rządzie Hesji występują przeciw energii z fuzji?
Czy fuzja jądrowa odciąga środki od bardziej realnych rozwiązań?
Częściowo kwestionują, czy pieniądze i uwaga polityczna kierowane na fuzję nie byłyby lepiej wykorzystane na technologie, które już dziś mogą ograniczać emisje.
„Zaopatrzenie energetyczne regionu ma być neutralne klimatycznie do 2045 roku. Czy do tego czasu pierwsze duże elektrownie fuzyjne zostaną podłączone do sieci? Odpowiedź brzmi: nie, tak się nie stanie” – mówi Linow. Jego przesłanie jest jasne: w pierwszej kolejności należy szybko rozwijać odnawialne źródła energii, modernizować sieci elektroenergetyczne i tworzyć wystarczającą pojemność magazynowania prądu.
Ulrich Sigel z Focused Energy podkreśla, że nie chcą konkurować z odnawialnymi źródłami energii. W jego koncepcji energia z fuzji miałaby je uzupełniać, zapewniając niskoemisyjny prąd także wtedy, gdy nie świeci słońce i nie wieje wiatr.
Firma idzie naprzód. „Chcemy, by demonstrator działał za pięć lat” – mówi Sigel w rozmowie z Euronews Earth. „Pierwsza pilotażowa elektrownia powinna ruszyć za 10 lat, a pierwsza komercyjna elektrownia – za 15 lat”.
Energetyka jądrowa a fuzja jądrowa: na czym polega różnica?
Elektrownie fuzyjne mają zastąpić elektrownie węglowe i olejowe, które szkodzą klimatowi, oraz stanowić alternatywę dla elektrowni opartych na rozszczepieniu jąder.
Rozszczepienie jądrowe polega na rozbijaniu ciężkich atomów w celu uzyskania energii i jest dziś stosowane, podczas gdy fuzja jądrowa łączy lekkie atomy, uwalniając jeszcze więcej energii, ale pozostaje na etapie eksperymentalnym.
„W porównaniu z elektrowniami jądrowymi elektrownie fuzyjne mają właściwie same zalety” – twierdzi Sigel. „Nie potrzebujemy wzbogaconego uranu, który być może musiałby pochodzić z Rosji lub innych krajów. Nie produkujemy długożyjących odpadów radioaktywnych, które trzeba później przez wieczność składować w jakimś ostatecznym magazynie”.
Ulrich Sigel dodaje: „Nasza technologia jest znacznie bezpieczniejsza. Nie ma reakcji łańcuchowych ani niekontrolowanych reakcji. Możemy nacisnąć przycisk, wyłączyć laser i elektrownia się zatrzymuje”.
Profesor Sven Linow odpowiada, że w elektrowniach fuzyjnych wewnętrzną część reaktora trzeba będzie wymieniać „mniej więcej co dwa lata”. W końcu nawet fuzja jądrowa nie jest całkowicie wolna od radioaktywności. „Płaszcz reaktora trzeba regularnie demontować i pozostawić do rozpadu” – wyjaśnia.
W niektórych przypadkach „nie można się do nich ponownie zbliżyć, zanim nie minie kilkaset lat – być może nawet tysiąc. W efekcie w pewnym momencie na terenie elektrowni będzie składowanych 200, 400 czy 500 takich płaszczy reaktora – stosunkowo dużych elementów. I trzeba będzie je najpierw zabezpieczyć”.
Sigel z Focused Energy przyznaje, że dochodzi do radioaktywnej „aktywacji na przykład ścian reaktora”. Jednak, jak twierdzi, „możemy ograniczyć tę aktywację do 60–80 lat, stosując specjalne stale o niskiej aktywności... Stal będzie po prostu przechowywana na terenie elektrowni przez taki czas, a po upływie okresu rozpadu będzie mogła wrócić do obiegu i zostać normalnie poddana recyklingowi” – przekonuje. „Mówimy tu o dawkach, którymi można zarządzać, i o bardzo rozsądnych ramach czasowych”.
Czy fuzja jądrowa to opłacalna inwestycja?
Odnawialne źródła energii są dziś relatywnie tanie pod względem nakładów inwestycyjnych. Fuzja przeciwnie – wymaga bardzo dużych inwestycji. Czy w ogóle warto się tego podejmować? Sigel uważa, że tak; Linow – że nie.
„W przypadku energii odnawialnej nie można liczyć wyłącznie kosztów wytwarzania, lecz także koszty systemowe” – mówi Sigel. „Innymi słowy: ile kosztuje dostarczenie energii z punktu A do punktu B? Potrzebujemy sieci przesyłowych. Poza tym oczywiście nie zawsze mamy wiatr i słońce, więc musimy zapewnić elektrownie rezerwowe i magazyny bateryjne. Dlatego energia z fuzji będzie absolutnie konkurencyjna wobec źródeł odnawialnych” – twierdzi, choć elektrownie fuzyjne również będą miały własne koszty systemowe.
Profesor Linow jest przeciwnego zdania: „Już dziś widać, że energia z fuzji będzie zdecydowanie najdroższą formą energii – znacznie droższą nawet niż energia z rozszczepienia. Co najmniej 20 centów za kilowatogodzinę, a może nawet dwa–trzy razy więcej”.
Sigel odpowiada: „Jako paliwa używamy wody, a tryt wytwarzamy w samym reaktorze. Głównym czynnikiem kosztowym są dla nas nakłady inwestycyjne. Elektrownia będzie jednak mogła pracować bardzo długo, co przełoży się na niskie koszty wytwarzania prądu wewnątrz samej elektrowni”.
Linow, patrząc szerzej, wyciąga zupełnie inny wniosek: „Nie mam z tym dobrego przeczucia. Szacuje się, że w ITER (demonstrator fuzji magnetycznej) zainwestuje się 35–40 mld euro. Potem ma powstać DEMO, który będzie kosztował co najmniej tyle samo. Do tego dochodzi około 50 start-upów zajmujących się fuzją, które równolegle pracują nad przygotowaniem elektrowni fuzyjnych.
„W tę dziedzinę wpompowuje się obecnie wiele miliardów i są to środki, których brakuje gdzie indziej. Powinniśmy wyznaczyć priorytety i powiedzieć: najpierw zbudujmy to, co konieczne, aby powstrzymać klimat przed całkowitym wymknięciem się spod kontroli. Musimy zadbać, by społeczeństwo na tej planecie pozostało w miarę stabilne. Kiedy to osiągniemy i nadal będziemy mieć wolne środki, wtedy możemy iść dalej z fuzją.