Droga do wiecznej energii

Czysta, tania energia dla każdego w dowolnych ilościach przy niewyczerpywalnych źródłach paliwa. Brzmi to jak kiepskie science fiction, ale w rzeczywistości nie jest niemożliwe. Kilkadziesiąt rozwiniętych technologicznie krajów świata postanowiło zainwestować łącznie ok. 10 miliardów euro, by stworzyć urządzenie, które - teoretycznie - może raz na zawsze rozwiązać wszystkie problemy energetyczne świata.

ITER ( po łacinie "droga") to nazwa całego projektu, który ma zbadać możliwości produkcji energii pochodzącej z fuzji jądrowej. W tym celu eksperci z Unii Europejskiej, Chin, Indii, Japonii, Korei Południowej, Rosji i USA postanowili skonstruować eksperymentalny reaktor termojądrowy, który stanie w miejscowości Cadarache na południu Francji. Reaktor ma imitować reakcje chemiczne zachodzące na słońcu; zainicjowanie i podtrzymanie takich reakcji z jednoczesną produkcją energii wymaga jednak potężnego wysiłku technologicznego.

Najważniejszy proces polega na fuzji, czyli połączeniu ze sobą odpowiednich odmian wodoru. W wyniku tej reakcji powstają hel, wolne neutrony i oczywiście energia - w gigantycznych ilościach. Niezbędne odmiany wodoru to deuter, czyli atom wodoru, który posiada w jądrze jeden neutron ("zwykły" wodór nie ma żadnych neutronów) i tryt, jeszcze cięższa odmiana, która w jądrze ma dwa neutrony. By mogło dojść do fuzji, gazową mieszaninę deuteru i trytu trzeba rozgrzać do kosmicznie wysokich temperatur - około stu milionów stopni Celsjusza. Gaz podgrzewany jest przez fale elektromagnetyczne, trochę tak jak pizza w kuchence mikrofalowej, choć właściwsze byłoby porównanie z obwarzankiem: gazowy obłok będzie bowiem zamknięty w kolistym tunelu w urządzeniu zwanym tokamakiem. Gdy znajdujące się w reaktorze 800 metrów sześciennych gazu osiągnie żądaną temperaturę, atomy deuteru i trytu stracą krążące wokół jąder elektrony i całość zamieni się w super-gorącą plazmę. To da początek niezbędnej reakcji, która pod względem energetycznym jest kilka razy wydajniejsza niż wykorzystywane w tradycyjnych reaktorach procesy rozpadu ciężkich pierwiastków.

Na Ziemi nie ma materiału, który wytrzymałby taką temperaturę, więc utrzymywanie plazmy w odpowiednim miejscu powinno zapewnić silne pole magnetyczne. W założeniu eksperymentalny reaktor ma osiągnąć moc 500 MW, docelowo 4000 MW, czyli tyle, ile wynosi moc kilku dzisiejszych reaktorów atomowych czy całych elektrowni.

Energia bez ograniczeń

Paliwo do reaktora termojądrowego jest powszechnie dostępne i niemal niewyczerpywalne. Źródłem deuteru jest bowiem zwykła woda (30 gramów deuteru na metr sześcienny wody); pozyskuje się go w procesie zwykłej elektrolizy. Według szacunków, deuter znajdujący się w Jeziorze Genewskim mógłby zapewnić niezbędną energię całej ludzkości na kilka tysięcy lat. Tryt trzeba wyprodukować, ale piękno procesu polega na tym, że izotop ten powstaje jako produkt uboczny samej reakcji, więc ten składnik paliwa wytwarza się po prostu na miejscu. Do całości potrzebny jest także lit, pierwiastek, który w dużych ilościach występuje w skorupie ziemskiej. Eksperci szacują, że 1 kilogram paliwa do reaktora termojądrowego da tyle energii, ile 10 000 ton paliw kopalnych. Innymi słowy: deuter zawarty w wodzie z biurowego baniaka i lit znajdujący się w każdej baterii do laptopa może zapewnić każdemu Europejczykowi energię na 30 lat.

Niebagatelną zaletą fuzji jądrowej jest jej bezpieczeństwo. W razie jakiejkolwiek awarii czy ataku terrorystycznego proces natychmiast samoczynnie ustaje, reakcja termojądrowa nie jest bowiem reakcją łańcuchową i nie może wymknąć się spod kontroli. Nie istnieje coś takiego jak rozgrzany rdzeń reaktora, nie grozi więc nam żaden "chiński syndrom", czyli hipotetyczna sytuacja, w której na skutek awarii rdzeń osiąga taką temperaturę, że roztapia betonowy fundament reaktora. Ewentualna eksplozja może mieć zasięg najwyżej kilkuset metrów, ale nie ma obaw o jakiekolwiek skażenie, bo poziom radioaktywności jest znikomy. Rozwiązany jest też problem odpadów: w ciągu stu lat działania reaktora może powstać jedynie około 6 tys ton zbędnych substancji; całość zmieści się w betonowym sześcianie o rozmiarach 10 na 10 metrów. Odpadów nie trzeba nigdzie przewozić, poziom promieniowania jest tak niski, że stają się one całkowicie bezpieczne po 50-100 latach.

Koszt produkcji energii termojądrowej porównywany jest z ceną tradycyjnej energii atomowej, co nadal wydaje się najtańsze.

Reaktor ITER to także duża nadzieja dla zwolenników walki ze zmianami klimatu; w trakcie procesu nie powstają bowiem żadne gazy cieplarniane. Elektrownia termojądrowa byłaby więc idealnym rozwiązaniem zwłaszcza dla największych aglomeracji: jeden reaktor może zaopatrzyć w prąd dwa miliony gospodarstw domowych.

Ujemny bilans netto

Zgodnie z obiegową anegdotą, w świecie naukowym od 50 lat mówi się, że energia termojądrowa będzie dostępna już za 50 lat. Tak jest i teraz. Główną wadą projektu jest to, że nikt nie ma stuprocentowej pewności, iż reaktor zadziała. Do tej pory w fuzji, by rozpocząć odpowiednią reakcję, trzeba było dostarczyć więcej energii, niż udawało się pozyskać. Bilans netto wypadał ujemnie. Istnieje też mnóstwo innych problemów technologicznych.

Dlatego m.in. ekolodzy z Greenpeace już trzy lata temu sprzeciwili się projektowi ITER. Ich zdaniem pomysł jest "haniebny", a reaktor"nie będzie generował elektryczności, tylko pochłaniał olbrzymie ilości energii". Greenpeace tradycyjnie opowiedziała się za inwestowaniem środków w energię odnawialną.

- Za 10 miliardów euro moglibyśmy zbudować elektrownie wiatrowe o łącznej mocy 10 tys. MW, co zapewniłoby elektryczność 7,5 milionom gospodarstw domowych w Europie - komentował Jan Vande Putte z Greenpeace International. Zwłaszcza że energia odnawialna może być pozyskiwana natychmiast, a nie za kilkadziesiąt lat, podkreślali ekolodzy z Greenpeace.

Czy warto się bać

Naukowcy sądzą jednak, że tym razem opcja "za 50 lat" jest jak najbardziej realna.

Czterystu ekspertów z krajów biorących udział w projekcie zaczyna budować reaktor w tym roku. Umożliwił to podpisany w listopadzie 2006 r. traktat, na mocy którego ITER zlokalizowany będzie we Francji.

Najważniejsze urządzenie, czyli tokamak, ma być ukończony w pierwszej połowie przyszłej dekady. Po odpowiednich testach, i przy założeniu, że wszystkie problemy technologiczne zostaną rozwiązane, pierwsza plazma zostanie podgrzana w roku 2016. Będzie to jednak dopiero początek długiej drogi, jaką musi pokonać projekt ITER, by pojęcie kryzysu energetycznego stało się nam obce. Reaktor będzie bowiem urządzeniem eksperymentalnym; po nim muszą powstać jeszcze wersje demonstracyjne, a dopiero na końcu elektrownie komercyjne. To może się stać najwcześniej za 35 lat.

Zdaniem wielu naukowców obawy ­Greenpeace są nieuzasadnione, zwłaszcza te dotyczące skażenia. Wydaje się jednak, że ekolodzy mają rację, jeśli chodzi o finanse ITER: najnowszy numer prestiżowego tygodnika naukowego "Nature" przestrzega, że już teraz wiadomo, iż szacowany wstępnie na 10 mld euro koszt projektu wzrośnie co najmniej o 30 proc. Według krytyków, w przyszłości nawet o 100 proc.

Wygląda na to, że energia dla każdego w dowolnych ilościach przy niewyczerpywalnych źródłach paliwa prawdopodobnie przestanie być fiction a staje się science.

Choć na pewno nie będzie tania.