V nadzorovani fuzijski reakciji smo prvič pridelali energijo

Ameriškemu laboratoriju National Ignition Facility je v začetku meseca uspel veliki met v raziskavah jedrske fuzije: prvič je bila energija, ki so jo pridobili iz plazme, višja od energije, ki so jo potrošili za njen nastanek ... toda z nekaj drobnega tiska.

Medtem ko potrpežljivo čakamo, da konzorcij ITER sestavi velik fuzijski reaktor na jugu Francije, pa še vedno potekajo pomembne raziskave v drugih institucijah po svetu. Običajno dobivamo novice z dveh koncev; na eni strani britanskega reaktorja JET (Joint European Torus), ki je februarja iz fuzijske reakcije pridobil rekordno mnogo energije; na drugi strani pa iz ameriškega laboratorija National Ignition Facility (NIF), ki deluje v okviru Lawrence Livermore National Laboratoryja v Kaliforniji. Medtem ko sta JET in ITER predstavnika reaktorjev vrste tokamak, ki v torusni shrambi razbeljeno plazmo držita s pomočjo magnetnega polja, pa je NIF povsem drugačne sorte naprava: plazma tam nastaja na način, da z največjim laserjem na svetu obstreljujejo vzorce vodikovih izotopov.

Če odštejemo ITER, gre za največji in najdražji projekt v dolgi zgodovini ameriških raziskav fuzije, ki se odvijajo od 50. let prejšnjega stoletja. NIF so namreč pričeli graditi leta 1997 in ga s petletno zamudo ter štirikrat prekoračenim proračunom naposled izgotovili leta 2009. Od takrat vsakoletno niza višje energije delovanja in reakcij, a zlepa ne s takšno naglico, kot so si Američani želeli oziroma predvidevali. Tako imenovani "vžig" (ignition), torej pojav, ko bi reakcija proizvedla več energije, kot pa bi je porabili za njeno proženje, so želeli doseči do leta 2012, a se je mejnik doslej vztrajno izmikal, sočasno pa so rasli očitki o neutemeljenosti celotnega programa. Po tem, ko so lansko leto skorajda uspeli, nato nikakor niso mogli ponoviti enake reakcije in so bili prisiljeni korenito spremeniti pristop. To pa je očitno naposled zaleglo, kajti v torek so na tiskovni konferenci ameriškega ministrstva za energetiko naznanili, da je vžig prvič v človeški zgodovini uspel v nadzorovani reakciji (torej, ne pri termonuklearni eksploziji).

Poskus se je odvil 5. decembra, a so z objavo čakali, da so podatke pregledali tudi zunanji strokovnjaki (vmes jim je novica celo pobegnila). Laser je v vzorec prenesel 2,05 megajoula energije, medtem ko je v reakciji nastalo 3,15 MJ energije, se pravi za faktor približno 1,5. Kot že večina prejšnjih eksperimentov, je tudi ta potekal na način, da so s 192 laserskimi curki z dveh koncev ustrelili cilinder iz zlitine z zlatom, velikosti zrna graha, v katerem je bila kroglica zmrznjenih devterija in tritija. Pri tem se je kovinski cilinder uparil in v vodikovo gorivo oddal energijo v obliki rentgenskih žarkov, ki so sprožili zlivanje vodikovih jeder. Glede na pretekle eksperimente so postopek izboljšali tako z višjimi in natančneje porazdeljenimi energijami laserskih curkov kakor z bolje izdelanim cilindrom.

Navkljub dejstvu, da gre za pomemben uspeh v raziskavah fuzijskih reakcij in pridobivanja energije na ta način, pa je potrebno poleg poudariti več zadržkov. Najprej; že res, da je energija laserja znašala dobra 2 megajoula - toda naprava je iz omrežja v resnici pobrala 322 MJ energije! To je v mnogočem posledica dejstva, da NIF ni bil nikoli grajen z učinkovitostjo v mislih, eksperimenti pa se bolj kot pridobivanja elektrike tičejo motrenja fuzijskih reakcij z namenom raziskav jedrskega orožja. Če želijo nadaljevati v "civilno" smer, bodo po vsej verjetnosti morali oddelek oddvojiti v neko novo raziskovalno entiteto. Drugič; večkratnik pridobljene energije se bo moral za praktično rabo močno zvišati - ITER na primer cilja na faktor 10. In tretjič; pristop s tokamakom je zaradi kontinuiranega vzdrževanja plazme vsaj na papirju še vedno precej bližje neki ideji naprave, ki bi jo bilo mogoče v prihodnosti poganjati kot elektrarno. Zato je laserski uspeh NIF pomemben predvsem z vidika pridobivanja novega znanja o obnašanju plazme in reakcij zlivanja atomskih jeder, medtem ko praktična izraba za namen pridobivanja energije še vedno ostaja potisnjena v nedoločeno prihodnost.