Który kraj może jako pierwszy na świecie osiągnąć fuzję termojądrową: top 5 według poziomu rozwoju

Fuzja termojądrowa ma wszelkie szanse stać się Świętym Graalem czystej energii. "Zielona" energia, bez względu na to, jak bardzo jest lobbowana, absolutnie nie jest w stanie zaspokoić potrzeb energetycznych ludzkości i doprowadzić do rezygnacji z paliw kopalnych. Potwierdza to fakt, że udział paliw kopalnych w globalnym koszyku energetycznym zmniejszył się zaledwie o 0,1 procent w latach 2009-2019.

Istnieje również energia jądrowa, która jest znacznie bardziej energochłonna niż paliwa kopalne, ale ma swoje własne problemy. Według Bloomberga, energia z rozszczepienia jądrowego kosztuje średnio 150 dolarów za megawatogodzinę (MWh), podczas gdy ta sama ilość energii z elektrowni gazowej kosztowałaby 81 dolarów, a z elektrowni węglowej tylko 74 dolary.

Ponadto rozszczepienie jądrowe wiąże się z innymi problemami: emisjami wtórnymi związanymi z wydobyciem i wzbogacaniem uranu, a także gromadzeniem się odpadów radioaktywnych, rozprzestrzenianiem się broni jądrowej, a nawet prawdopodobnymi wypadkami jądrowymi.

Z drugiej strony, fuzja jądrowa jest znacznie bardziej konkurencyjna zarówno pod względem kosztów, jak i energochłonności. Zgodnie z badaniem opublikowanym w czasopiśmie Royal Society, koszt fuzji inercyjnej może wynosić zaledwie 25 USD za MWh.

Jeśli chodzi o gęstość energii termojądrowej, jest ona czterokrotnie gęstsza niż energia pochodząca z rozszczepienia jądrowego i prawie cztery miliony razy gęstsza niż paliwa kopalne.

Energia ta jest również bardziej zrównoważona i czystsza (brak emisji dwutlenku węgla i toksycznych odpadów jądrowych) niż energia jądrowa lub energia z paliw kopalnych. Co więcej, fuzję termojądrową można nazwać energią wieczną, ponieważ nie istnieje pojęcie wyczerpywania się zasobów tego rodzaju energii.

Dlatego też, jak zauważa InsiderMonkey, inwestycje w energię termojądrową wykazały znaczny wzrost w ostatnich latach. Pod koniec 2022 r. dokonano prawdziwego postępu w tej dziedzinie, kiedy naukowcom ze Stanów Zjednoczonych udało się po raz pierwszy w historii osiągnąć dodatni przyrost energii netto w reakcji syntezy jądrowej.

Pięć najbardziej zaawansowanych krajów w dziedzinie fuzji jądrowej

Kanada

Kanada jest jednym z najbardziej zaawansowanych krajów w dziedzinie fuzji jądrowej. W Kanadzie działają obecnie dwa startupy, General Fusion i Fusion Energy Technologies.

General Fusion opracowuje elektrownię termojądrową z namagnesowanym celem w oparciu o koncepcję sferycznej kompresji tłoka z ciekłego metalu. Jednym z największych inwestorów firmy jest Canadian Business Development Bank.

Kanada prowadzi również pięć projektów badawczych na Uniwersytecie Saskatchewan.

Niemcy

Niemcy prowadzą siedem projektów badawczych w zakresie energii termojądrowej, z których pięć jest w trakcie realizacji w Instytucie Fizyki Plazmy Maxa Plancka.

W kraju tym działa startup o nazwie Marvel Fusion, który wykorzystuje metodę fuzji jądrowej z wykorzystaniem lasera inercyjnego.

Chiny

Chiny, które nie rezygnują z idei światowego przywództwa, dość szybko stały się jednym z najbardziej zaawansowanych krajów w branży. W kraju tym realizowanych jest 18 projektów fuzji jądrowej.

Nie ma tam startupów, a korporacyjne projekty fuzji jądrowej są obsługiwane przez ENN Energy.

Japonia

Japonia jest jednym z najbardziej rozwiniętych krajów w dziedzinie energii termojądrowej, zarówno pod względem startupów, jak i rządowych projektów badawczych. Działają tu dwa startupy zajmujące się fuzją jądrową: EX-Fusion i Kyoto Fusioneering.

Kyoto Fusioneering ma już kontrakty na opracowanie prototypu reaktora termojądrowego STEP, który ma zostać zbudowany w Wielkiej Brytanii.

Ponadto w Japonii prowadzonych jest dziewięć projektów badawczych w zakresie fuzji jądrowej w różnych instytutach.

Stany Zjednoczone

Stany Zjednoczone są najbardziej rozwiniętym krajem w kwestii energii termojądrowej. Jest domem dla 21 startupów i 83 projektów badawczych finansowanych przez rząd.

Najbardziej znanymi startupami są TAE Technologies i Helion Energy, które zamierzają zademonstrować produkcję czystej energii elektrycznej z fuzji jądrowej w 2024 roku.

Jak wspomniano powyżej, to właśnie w Stanach Zjednoczonych w grudniu 2023 r. Lawrence National Laboratory w Livermore było w stanie zademonstrować dowód słuszności koncepcji inżynieryjnej opłacalności fuzji jądrowej z wytwarzaniem czystej energii za pośrednictwem National Ignition Facility.

Czym jest fuzja jądrowa

Reakcja fuzji jądrowej wymaga plazmy, gorącego naładowanego gazu o unikalnych właściwościach, które odróżniają go od ciał stałych, cieczy lub gazów. Składa się ona z jonów dodatnich i elektronów w swobodnym ruchu.

Jeśli w takiej plazmie dojdzie do fuzji dwóch lekkich jąder atomowych, połączą się one w jedno cięższe jądro, uwalniając ogromną ilość energii.

Dokładnie taki proces zachodzi w naszym Słońcu i innych gwiazdach we wszechświecie, zapewniając niemal nieskończone uwalnianie bezpiecznej i czystej energii.

Jednak fuzja atomów wymaga dość trudnych warunków, ponieważ na Słońcu reakcje termojądrowe zachodzą z powodu temperatur przekraczających 10 milionów stopni Celsjusza, a także silnej grawitacji. To właśnie te warunki zmuszają atomy do przezwyciężenia wzajemnego odpychania elektrycznego i zbliżenia się do siebie na tyle, aby grawitacja jądrowa spowodowała fuzję w cięższy atom.

Reaktory termojądrowe pierwszej generacji mają wykorzystywać mieszaninę ciężkich izotopów wodoru - deuteru i trytu. Według obliczeń teoretycznych, zaledwie kilka gramów tych odczynników będzie w stanie wyprodukować jeden teradżul energii. Wystarczyłoby to na zużycie przez jedną osobę w zaawansowanym technologicznie kraju przez 60 lat.

Wcześniej OBOZREVATEL informował o tym, że naukowcy odkryli egzoplanetę, wewnątrz której prawdopodobnie zachodzi fuzja termojądrowa. Uważają oni, że planeta ta może być czymś na pograniczu planety i brązowego karła - obiektu subgwiezdnego o niektórych właściwościach gwiazdy.

Subskrybuj kanały Telegram i Viber OBOZREVATEL, aby być na bieżąco z najnowszymi wiadomościami.