Zásoby fosílnych palív sa totiž pomaly vyčerpávajú, no predovšetkým predstavujú obrovskú záťaž pre životné prostredie. Do popredia sa tak v poslednom čase dostávajú obnoviteľné zdroje ako vietor či slnko. Za budúcnosť energetiky v dlhodobom horizonte však mnohí považujú hlavne jadrovú fúziu. Jej ovládnutie je pre súčasnú vedu obrovská výzva.

Ovládnutie jadrovej fúzie býva prirovnávané k vytvoreniu vlastného slnka priamo na Zemi. Cieľom je totiž v špeciálne navrhnutých reaktoroch spustiť reakcie, ktoré prebiehajú v jadrách hviezd, kde sa atómy vodíka navzájom spájajú a vytvárajú hélium. Najväčšou prekážkou však je, že tieto procesy prebiehajú len pri extrémne vysokej teplote a tlaku. V jadre Slnka je to teplota 15 miliónov °C a tlak 30 petapascalov, čo je tridsaťmiliárdkrát viac ako na Zemi.

Ako spojiť niečo, čo sa odpudzuje?
Extrémnu teplotu a tlak je možné vytvoriť v špeciálnom reaktore, ktorý sa nazýva tokamak. Názov pochádza z ruského výrazu „TOroidalnaja KAmera v MAgnitnych Katuškách“, teda v preklade „toroidná komora v magnetických cievkach“. Boli to totiž práve sovietski vedci z Kurčatovho inštitútu, ktorí v 50. rokoch prišli s myšlienkou vytvorenia takéhoto reaktora. Pri jadrovej fúzii je potrebné docieliť, aby sa jadrá atómov k sebe priblížili, navzájom sa zlúčili a uvoľnili tak obrovské množstvo energie, ktorú je možné následne využiť. Spojiť jadrá atómov je však náročné preto, že sú zhodne nabité kladne, a tak sa navzájom odpudzujú. Tento proces je možné zvrátiť pri spomínaných extrémnych podmienkach. Ľudstvo so súčasnými technológiami ešte nedokáže vytvoriť taký vysoký tlak, aký panuje vo hviezdach, no vnútro tokamaku je možné zohriať až na teplotu viac ako 100 miliónov °C. Táto teplota je tak rádovo vyššia ako vo vnútri Slnka, čím sa vykompenzuje nižší tlak.

Foto: iStock

Druhý Černobyľ je vylúčený
Aby malo použitie takýchto fúznych reaktorov v praxi zmysel, musia byť rovnako ako hociktorý iný zdroj elektriny energeticky efektívne. To znamená, že musia vyrobiť viac energie, ako sa do nich dodá kvôli zohriatiu komory reaktora a naštartovaniu samotnej fúzie. To je energeticky veľmi náročné, no na druhej strane, ak sa podarí spustiť fúziu v dostatočnom rozsahu, dá sa následne teplota udržiavať už bez potreby pomocného ohrevu. Vo vnútri tokamaku sa vytvorí plazma (štvrté skupenstvo hmoty; vedľa plynného, tekutého a pevného), ktorá sa od stien samotného reaktora udržiava pomocou veľmi silného magnetického poľa. Vo vedeckých kruhoch sú fúzne reaktory považované za budúcnosť výroby čistej a udržateľnej energie: sú efektívne, nevytvárajú emisie oxidu uhličitého a nie sú priestorovo náročné ako veterné a solárne elektrárne, ktoré sú navyše závislé od poveternostných podmienok. Pri jadrovej fúzii sa z jedného gramu paliva uvoľní takmer desaťmiliónkrát viac energie ako z jedného gramu paliva pri spaľovaní fosílnych palív. Verejnosť má najväčšie obavy z toho, že v reaktoroch sa používa rádioaktívny materiál. Tu sa však ukazuje výhoda fúznych reaktorov v porovnaní so štiepnymi, ktoré sa v jadrových elektrárňach používajú v súčasnosti. Paliva je jednak výrazne menej a ak by aj náhodou došlo k nejakému technickému alebo ľudskému zlyhaniu, reakcie prebiehajúce vo vnútri reaktora sa z princípu vo veľmi krátkom čase samy zastavia. Ďalší Černobyľ teda v tomto prípade rozhodne nehrozí.

ITER: Projekt, od ktorého sa veľa sľubuje
Projekty zamerané na ovládnutie jadrovej fúzie prebiehajú vo Veľkej Británii, Číne, Japonsku, Južnej Kórei či Iráne. Najväčším a najsľubnejším zo všetkých je ITER (Medzinárodný termonukleárny experimentálny reaktor). Na vývoji prototypu sa totiž najvyspelejšie krajiny sveta vrátane USA, Ruska, Číny, Japonska, Južnej Kórey či štátov Európskej únie podieľajú spoločne. Projekt ITER je situovaný na juhu Francúzska pri obci Saint Paul lés Durance, pričom so samotnou výstavbou komplexu sa začalo v roku 2013. Pôvodne sa celkové náklady odhadovali na približne šesť miliárd eur, v súčasnosti už však prekročili hranicu dvadsiatich miliárd. Komora tohto prototypu má mať objem 840 m3, pričom jedna dávka paliva bude menšia ako jeden gram. Tým palivom bude deutérium a trícium, teda ťažký a superťažký vodík. V porovnaní s inými rádioaktívnymi prvkami, ako sú napríklad urán alebo rádium, má trícium výrazne kratší polčas rozpadu: 12,5 roka.

Prvé výsledky po roku 2025
Hovorí sa, že ľudstvo je od jadrovej fúzie zakaždým vzdialené dvadsať rokov. Táto predpoveď mala platiť v druhej polovici 20. storočia a aj po začiatku nového milénia. Napriek značnému úsiliu a výraznému technickému pokroku je totiž každý krok približujúci vedu k ovládnutiu jadrovej fúzie veľmi náročný. Projekt ITER by mal prvé výsledky priniesť v roku 2025, keď by sa malo po ukončení konštrukčnej etapy začať s výskumnou fázou. Nebude to však ešte znamenať, že sa v prípade úspechu začne s komerčným využívaním energie z fúznych reaktorov. Bude potrebný ďalší čas, možno opäť tých povestných dvadsať rokov, kým sa vybudujú fúzne elektrárne a bude možné ich pripojiť do elektrickej siete.

Mohlo by vás zaujať:

Jeden z nás: Odloženou energiou mení planétu
Ničivá sila skrotená človekom: Pokrok či katastrofa?
USA a ich malý Černobyľ

Facebook Comments