Znanstvenici s MIT-a su u Alcator C-Mod tomakak reaktor nuklearne fuzije postigli dosad nezabilježen tlak, 15 posto više od prijašnjeg rekorda zabilježenog još 2005. godine. Samim tim čovječanstvo je napravilo golem korak ka praktičnoj upotrebi nuklearne fuzije kao neograničenog izvora energije.
"Pojednostavljeno – što je tlak veći i što su temperature veće, dolazi do fuzije, a fuzija je ključ svega" objasnio je značaj dostignuža prof. dr. sc. Dragan Poljak sa splitskog FESB-a za Slobodnu Dalmaciju.
Nema radioaktivnosti
"Fuzija je fenomen zasnovan na nuklearnoj reakciji spajanja lakših jezgara u teže. Pri tom procesu atomske su jezgre pozitivno nabijene i odbijaju se, a njihovo fuziranje moguće je jedino ako se sudare dovoljno brzo kako bi se prevladala odbojna električna sila. Pri ovom procesu oslobađa se enormna količina energije" objasnio je prof. Poljak.
A upravo to oslobađanje goleme energije, smatraju mnogi znanstvenici, uključujući i profesora Poljaka, ključ je napajanja ljudskih potreba za energijom u budućnosti.
Smatra se da će u dva iduća stoljeća izvori fosilnoga goriva, pomoću kojih se danas zadovoljava oko 80 posto energetskih zahtjeva čovječanstva, biti gotovo iscrpljeni. Štoviše, predviđa se udvostručenje potrebe čovječanstva za energijom već polovinom 21. stoljeća.
"Drugi veliki problem s izvorima fosilnih goriva je njihov štetan učinak na okoliš. Značajan dio međunarodne znanstvene zajednice smatra da bi energija dobivena termonuklearnom fuzijom bila jeftina, pouzdana i ekološki prihvatljiva alternativa konvencionalnim izvorima energije" rekao je Poljak.
Ljepota nuklearne fuzije je u tome što njezino gorivo nije radioaktivno kao ono koje se koristi u tradicionalnim (fisijskim) nuklearnim elektranama.
Teška voda za hladnu fuziju
A najpogodniji element za fusiju je ujedno i najlakši - vodik, točnije njegove inačice koje sadrže i neutron.
"Gorivo fuzijskog reaktora, u smislu izotopa vodika – deuterija i tricija – nalazi se u vodi. To su de facto neograničeni resursi, što je zaista velika nada za budućnost našeg planeta u smislu zadovoljavanja potreba za energijom suvremenog društva.
Za usporedbu, iz jedne litre morske vode može se proizvesti energije kao iz 300 litara benzina. Obilje deuterija i litija podrazumijeva da opskrba fuzijskih reaktora gorivom ne bi trebala biti problem za tisuće, pa i za desetke tisuća godina" kazao je dr. sc. Poljak za Slobodnu Dalmaciju, dodajući kako će ogromna energija koja se oslobađa fuzijskim reakcijama omogućiti da fuzija postane primarni izvor energije u svijetu, čak nadomještajući i sve postojeće fisijske nuklearne elektrane.
Najveći problem što je za fuziju potrebno na Zemlji oponašati uvjete koji se mogu naći jedino unutar kakve zvijezde, kao što je naše Sunce. Naravno, uvijek je moguća nekontrolirana fuzija, no tada je u pitanju razoirna hidrogenska bomba...
Kontrolirani proces
Proces u termonuklearnim elektranama trebao bi se odvijati u kontroliranim uvjetima, a zbog ogromne temperature koju zahtijeva fuzija jezgara u zemaljskim uvjetima, kontrolirana fuzija nedvojbeno je iznimno složen inženjerski problem.
Kako je brzina čestica u korelaciji s temperaturom, nužna je temperatura od oko 200 milijuna Celzijevih stupnjeva, na kojoj se atomi raspadaju na jezgre i elektrone, formirajući tako mješavinu nabijenih čestica - plazmu. Dodatni inženjerski izazov je zahtjev da vruća fuzijska plazma ne dođe u kontakt sa zidom reaktora, što se postiže pomoću jakog magnetskog polja.
"Važno je naglasiti da je fuzija u tehničkom smislu danas u svojoj razvojnoj fazi – početak rada tehnički pouzdanog i ekonomski relativno isplativog prototipa fuzijske elektrane očekuje se polovinom 21. stoljeća " objasnio nam je prof. dr. sc. Poljak, koji je i sam uvelike uključen u realizaciju isplativog prototipa. Njegova istraživačka grupa s FESB-a, naime, sudjeluje u projektu ITER. "Konstrukcija Međunarodnog termonuklearnog eksperimentalnog reaktora (engl. ITER 0 International Thermonuclear Experimental Reactor), čija je lokacija na jugu Francuske u Cadaracheu, blizu Marseillesa, zajednički je projekt EU-a, SAD-a, Rusije, Indije, Japana i Koreje i vrijedan je 13 milijardi eura, od čega EU financira čak pola iznosa."
ITER bi trebao biti najnapredniji eksperimentalni fuzijski reaktor u svijetu, a svrha mu je demonstrirati izvedivost uređaja za fuzijsku energiju na industrijskoj skali, odnosno postići tzv. samogoruću plazmu, pri čemu se samozagrijavanje postiže energijom fuzijskih reakcija po uzoru na način na koji se energija stvara na Suncu.
Potrebno nam je postići temperaturu veću od 150 milijuna Celzijevih stupnjeva, dok bi volumen plina zahvaćenog fuzijom u ITER-u bio osam puta veći nego što je do sada bio slučaj kod najvećih postojećih fuzijskih uređaja.
Hrvatski doprinos
"Hrvatska fuzijska istraživačka jedinica, Croatian Fusion Unit – CRU, prvotno se pridružila Britanskom fuzijskom udruženju, UK Fusion Association, kao vanjska istraživačka jedinica, što je bilo iznimno značajno u pogledu uključivanja hrvatskih znanstvenika u istraživanja vezana uz razvoj i primjene termonuklearne fuzije koje provode zemlje članice Europske unije i Europska zajednica za atomsku energiju (Euratom) te izgradnju ITER-a.
Svrha CRU-a je koordinacija sudjelovanja RH u fuzijskom programu EU-a kao National Fusion Entry Point. Moja istraživačka grupa s FESB-a je od siječnja 2014. godine uključena u radni paket Code Development for Integrated Modeling, u sklopu ITER Physics Work Packages, u kojem sam voditelj radnog paketa WP14-IPH-CD, dok je tehnička kontakt osoba moj suradnik doc. dr. sc. Silvestar Šesnić.
Značajno su još u ovaj radni paket uključeni i drugi članovi moje grupacije, a posebno izv. prof. dr. sc. Vicko Dorić iAnna Šušnjara, mag. ing. Sudjelovanje u radnom paketu koji se tiče razvoja ITER-a otvara brojne mogućnosti, jer su na taj način FESB i čitava CRU uključeni u razvoj 13 milijardi eura vrijednog projekta ITER, a time ujedno u razvoj možda i ponajvećeg projekta današnjice" objasnio je prof. dr. sc. Poljak.
