Do isplative nuklearne fuzije – ispaljivanjem projektila u metu

Britanski startup First Light Fusion predstavio je svoju tehnologiju za pokretanje nuklearne fuzije inercijskim projektilima koje bi ogromnim brzinama ispaljivali u posebno osmišljene mete s gorivom

Sandro Vrbanus petak, 8. travnja 2022. u 06:00

Put do čiste i jeftine energije, koju bi nuklearna fuzija mogla ponuditi, dalek je i težak. Neki istraživači i znanstvenici namjeravaju ga prijeći izradom skupih i robusnih tokamaka, drugi pak osmišljavaju reaktore u kojima bi se spajanje atomskih jezgri potaknulo brzim i ciljanim elektromagnetskim pulsiranjem, treći pokušavaju to učiniti najsnažnijim laserima na svijetu. Svi oni do sada su imali ponešto rezultata, ali kada ih se pita o vremenskom roku u kojem bi njihova tehnologija mogla početi proizvoditi više energije nego što potroši, svi odreda kažu da će se to dogoditi nekada u narednih 10, 15, 20 ili više godina.

Najjednostavniji mogući pristup

Sasvim drugačijim putem do isplative fuzije uz pozitivnu energetsku bilancu korača britanski startup First Light Fusion. Njihova tehnologija prva je u svijetu koja koristi kinetičku energiju za pokretanje fuzijske reakcije, a prve rezultate već im je verificirala i britanska agencija za nuklearnu energiju (UKAEA), objavio je Nick Hawker, direktor i osnivač ovog startupa (na naslovnoj fotografiji).

Misija ovog startupa je ostvariti fuziju uz "najjednostavniji mogući stroj" te uz što manje troškove. Do sada su u to uložili oko 45 milijuna funti, a hvale se da napreduju "brže nego ijedan sličan projekt u povijesti".

Što se, dakle, krije iza ove tehnologije? First Light Fusion, umjesto da koristi skupe magnete ili lasere kako bi stvorili i zadržali uvjete za pokretanje nuklearne fuzije, poslužio se – inercijskim projektilima. Njihov pristup sastoji se od malene kapsule (veličine napršnjaka) u kojoj se nalazi gorivo za fuzijsku reakciju. Ta kapsula postavlja se kao meta pred elektromagnetski top, a on u nju ispaljuje projektil, brzinama višestruko većima od brzine zvuka.

Shema procesa je poznata, ali je dizajn mete strogo čuvana tajna
Shema procesa je poznata, ali je dizajn mete strogo čuvana tajna

Bombardiranjem do energije

Kada projektil udari u metu, brzinom od oko 6,5 km/s, ona taj udar dodatno fokusira, pa se na gorivo prenosi kinetička energija udara brzinom od čak 70 km/s (u tom trenutku riječ je o najbržem predmetu na svijetu, kažu iz ovog startupa). Pritom se unutar kapsule postiže tlak od 10 terapaskala, odnosno 100 milijuna atmosfera. Proces bombardiranja kapsule ponavljao bi se svakih 30 sekundi, a procjene su da bi jedan takav udarac proizveo dovoljno energije "za napajanje prosječnog doma čak dvije godine".

Implozija ima toliku energiju da je u stanju pokrenuti spajanje jezgri atoma, pri čemu se oslobađa velika količina energije. Nju apsorbira litij unutar mete, on se zagrijava, a potom toplinsku energiju pomoću izmjenjivača topline prenosi na vodu, stvara vodenu paru, a ona pokreće turbinu koja proizvodi struju. Prednost ovog pristupa je u njegovoj relativnoj tehnološkoj jednostavnosti te u tome što je izrađen od već postojećih komponenti.

Jedna ovakva meta s "pojačivačem udara" koštala bi tek 10 do 20 dolara, što bi, kažu omogućilo trošak generiranja električne energije od tek 50-ak dolara po megavatsatu. Time bi fuzija postala cjenovno konkurentna današnjim obnovljivim izvorima.

I na kraju, ono bitno. First Light Fusion, osim tehnologije, planira i održivi poslovni model. Nadaju se s partnerima izgraditi prvu (pilot) fuzijsku elektranu snage oko 150 MW. Ona bi koštala manje od milijarde dolara, a u pogon bi mogla biti puštena – nećete se iznenaditi ovom informacijom – "tijekom 2030-ih godina".