Maszyna słoneczna

W mieście uniwersyteckim Greifswald w północnych Niemczech naukowcy próbują sprowadzić Słońce na Ziemię. Znajduje się tam reaktor fuzji Wendelstein 7-X Instytutu Maxa Plancka Fizyki Plazmowej (IPP). W jego wnętrzu osiągająca 40 milionów stopni plazma z naładowanych elektrycznie cząstek jest stabilizowana przez potężne, specjalnie ukształtowane cewki magnetyczne. Jak wewnątrz Słońca, w przyszłych elektrowniach fuzyjnych lekkie jądra atomów mają stapiać się ze sobą. Większość projektów na Ziemi wykorzystuje w tym celu deuter i tryt, dwa izotopy wodoru. W reakcji fuzji nie jest uwalniany CO2.

Jak działają elektrownie fuzyjne?

Wendelstein 7-X to tak zwany stellarator. Tak nazywają się reaktory fuzyjne, w których magnesy są skonstruowane i umieszczone tak, by nadawać poruszającej się plazmie kształt śruby. Ma to na celu ustabilizowanie jej we wnętrzu. Bardzo gorący gaz nie może dotknąć osłony reaktora. Reaktor z Greifswaldu to największy obiekt tego typu na świecie.

Tokamaki osiągają ten cel przy użyciu znacznie prostszych magnesów i wyższego strumienia cząstek w plazmie. Koncepcja ta była długo najpopularniejsza, ponieważ jest znacznie prostsza do wykonania. Także tutaj Niemcy zaliczają się do światowej czołówki. Tokamak ASDEX Upgrade w Garching pod Monachium służy do przygotowania m.in. eksploatacji międzynarodowego projektu badawczego ITER, który jest obecnie wznoszony w południowej Francji przez siedmiu partnerów. ASDEX Upgrade także został stworzony przez Instytut Fizyki Plazmowej Maxa Plancka.

Kiedy pojawią się pierwsze elektrownie fuzyjne?

Eksperci spodziewają się pierwszych obiektów demonstracyjnych w latach 30-tych XXI wieku. Ten horyzont czasowy przyjął także startup z Monachium o nazwie Proxima Fusion – spin-off IPP. Ma on ukończyć swój reaktor badawczy „Alpha” do początku lat 30-tych XXI wieku. Proxima Fusion wykorzystuje technologię stellaratora i z wyceną sięgającą 2,4 miliarda euro jest aktualnie najlepiej finansowanym przedsiębiorstwem fuzji jądrowej w Europie. Startup Marvel Fusion, również z siedzibą w Monachium, stawia na rozwój energii fuzyjnej na bazie lasera. Intensywne lasery o krótkim impulsie prowadzą do fuzji izotopów wodoru z borem, przez co na krótki czas powstaje temperatura bliska 140 milionom stopni.

Rząd niemiecki inwestuje znaczne środki w badania nad fuzją jądrową. „Aktionsplan Fusion” Federalnego Ministerstwa Badań przewiduje do 2029 roku dofinansowanie w wysokości łącznie 2,4 mld euro. Jego celem jest uruchomienie w Niemczech pierwszej komercyjnej elektrowni fuzyjnej na świecie. W pierwszej kolejności BMFTR przeznaczy dofinansowanie na trzy huby badawcze w Karlsruhe, Biblis i Garching, które poświęcone są kwestiom fuzji magnetycznej, fuzji laserowej oraz rozwoju materiałów. Dla reaktora „Alpha" z Proxima Fusion uzgadniane jest dofinansowanie rządowe na poziomie 1,2 miliarda euro.

Jakie szanse daje fuzja jądrowa?

Jeśli fuzja jądrowa powiedzie się pod względem technicznym i gospodarczym, może dostarczyć duże ilości energii o niskiej emisji CO2, niezależnie od pogody i pory roku. Deuter, potencjalne paliwo fuzyjne, jest dostępny w dużej ilości. Natomiast tryt występuje w niewielkich ilościach i w przyszłych elektrowniach musiałby prawdopodobnie być wytwarzany z litu. Fuzja jądrowa mogłaby optymalnie uzupełniać energię wiatrową i słoneczną.