Fúzní energie je energií budoucnosti, říkají optimisté. A také vždy energií budoucnosti zůstane, dodávají pesimisté. Jak je to doopravdy – můžeme mít díky jaderné fúzi elektřinu zdarma?
Když roku 1958 proběhl ve Velké Británii jeden z prvních experimentů s fúzní energií, experiment Zeta, psaly noviny o obřím skoku pro celé lidstvo. „Británie má vlastní Slunce“, „Překonali jsme sovětský Sputnik“ nebo „Energie navždy“ – tak zněly ty nejoptimističtější titulky. Po téměř 60 letech ale lidstvo moc nepokročilo… Proč?
Bas Pease, jeden z vědců, kteří tehdy na experimentu pracovali, tehdy v rozhovoru pro BBC uvedl, že „potenciál je neomezený. Jakmile to vyřešíme, bude navždy vystaráno o dostatek energie.“ Od té doby se tato mantra opakuje pořád dokola. A v principu je dokonce pravdivá – jen těch komplikací a technických problémů se objevilo víc, než fyzici čekali.
Experiment Zeta se nakonec ukázal jako slepá ulička a nakonec byl upuštěn; dnes je pokládán za neúspěch.
Sen o energii zdarma
Fúzní energii lidstvo potřebuje. Nejpozději do 50 let podle expertních odhadů člověk spotřebuje zbytky fosilních paliv (ropu i zemní plyn). Lidstvo je v současném stavu na levných energiích zcela závislé – bez nich by došlo k rychlému kolapsu civilizace. Pokud si chce vyspělý svět udržet svůj styl života nadále, je nutné, aby k tomu mělo dost energie.
Uplynulá desetiletí ukázala, že sen o „slunečním státu“ - tedy ekonomice založené jen na sluneční a větrné energii je sice krásný, ale neuskutečnitelný. Termojaderná fúze je zřejmě jednou s nerealističtějších cest, jak se k levné energii dostat.
Krása fúze
Termojaderná fúze je obor, který sice vypadá zdánlivě složitě, jeho principy jsou však překvapivě jednoduché. Slučování jader lehkých prvků je totiž zdrojem energie našeho Slunce a všech hvězd ve vesmíru. Děje se ve všech hvězdách a díky němu vypadá náš vesmír tak krásně, jak vypadá.
- Termonukleární reakce mohou u hvězd menších spektrálních tříd trvat i stovky miliard let, zvláště pak u červených trpaslíků
V přírodě, tedy v jádrech hvězd, dochází ke slučování velmi pomalu; aby teplo potřebné u udržení reakce neunikalo z hvězdy ven, o to se postará mocná gravitace takového tělesa. Klíčové je, že při tomto procesu se uvolňuje obrovské množství energie.
Lidstvu se podařilo termojadernou fúzi a její energii využít už mnohokrát – doposud ale jen destruktivně v termonukleárních bombách. Tyto zbraně mají sílu až tisíckrát větší než klasické atomové zbraně – ale exploze je nekontrolovaná a sílu fúze tak lidstvo nijak nevyužije. A proto přichází ke slovu tokamak.
Tokamak přináší naději. A komplikace
- Car-bomba byla třístupňová termonukleární puma, nejsilnější zbraň, která byla v historii odpálena. Měla sílu přibližně 50 až 58 Mt TNT. To je ekvivalentní přibližně 1 350 až 1 570-násobku kombinované energie bomb svržených na Hirošimu a Nagasaki.
Fúze v běžných podmínkách na Zemi není možná. Aby se začala jádra prvků slučovat, je potřeba dvou věcí: vyvolat obrovskou teplotu a udržet ji dostatečně dlouhou dobu. Nejvhodnějším „palivem“, které se k tomu dá využít, je těžký a supertěžký vodík (deuterium a tririum). Při jejich reakci vzniká helium a neutron. Aby došlo k fúzi, musí se dosáhnout teplota asi 200 milionů kelvinů – kdy se už všechna hmota mění na plazmu.
V současnosti je po celém světě rozeseto přes 30 tokamaků, nejvíce v těch nejbohatších zemích, ale dva má také Česká republika a jeden třeba i Írán. V řadě z nich se už fúze podařila spustit, ale s jedním velkým háčkem: tokamaky spotřebují zatím víc energie, než samy mohou vyrobit. Poměr dodané a vyráběné energie je stále ještě extrémně nevýhodný - zatím nejúspěšnější termojaderné zařízení, JET, produkovalo 65% dodávané energie.
Přichází ITER, budoucnost lidstva
To ITER, tokamak právě dokončovaný ve Francii u města Cadarache, by měl vyrobit desetkrát tolik energie, než jeho provoz spotřebuje. Přes obrovské množství komplikací se už ITER staví, měl by být dokončen kolem roku 2020.
Jde o druhý nejdražší vědecký projekt v dějinách (po ISS), jeho cena se má pohybovat kolem 270 miliard korun. Kolem roku 2025 by zde měly začít fúze, pak se bude asi 10 let testovat. Poté by měla začít fungovat první demonstrační termojaderné elektrárna DEMO a v polovině století by měly vyrůstat první fúzní elektrárny pro běžný provoz. Pokud se to podaří, bude to zrovna v době, kdy začnou docházet zásoby fosilních paliv. Elektřina pochopitelně zdarma nebude, jak by chtěli optimisté, ale podaří se zabránit kolapsu naší civilizace.
Rozhovor s Bernardem Bigotem, generálním ředitelem tokamaku ITER uvidíte v sobotu 10. září v pořadu Hyde Park Civilizace. Otázky muži, který má v rukách obří zodpovědnost, můžete pokládat už nyní.
