Нуклеарна фузија деценијама обећава готово неограничен извор енергије, али је до сада углавном посматрана као изузетно сложен научни и инжењерски изазов. Ново мерило названо „економски Q” требало би да покаже да ли електране засноване на фузији могу да производе не само више енергије него што троше већ и довољно новца да оправдају огромна улагања.
Британски инжењер Џон Лосон је педесетих година 20. века поставио критеријуме за процену услова под којима би реакција нуклеарне фузије на Земљи могла да произведе више енергије него што је потребно за њено покретање, пише Фајненшел тајмс.
Фактор „Q” већи од један означавао би нето енергетски добитак и показао да фузија може да пређе пут од научне фантастике до могућег извора електричне енергије.
ПОВЕЗАНЕ ВЕСТИ
Од тада су научници успели да остваре знатно више вредности фактора Q, док је неколико прототипова фузионих постројења у изградњи. Истраживачи су сада осмислили економску верзију тог показатеља, којом би требало да буду обухваћени трошкови градње, трајност опреме, цена енергије и ефикасност производње.
Предлог је објављен у часопису Journal of Fusion Energy у време све већег интересовања приватног капитала за нуклеарну фузију. Према извештају Fusion Industry 2026, приватне компаније из ове области само током претходне године прикупиле су 4,5 милијарди долара. У свету их сада има више од 50.
Нуклеарна фузија прелази из научног у економски изазов
Канадска компанија General Fusion, коју подржава оснивач компаније Amazon Џеф Безос, недавно је постала прва компанија из области фузије чијим се акцијама јавно тргује. То је један од показатеља да се нуклеарна фузија све мање доживљава искључиво као научни проблем, а све више као потенцијално исплатива привредна делатност.
Додатно интересовање подстичу растућа потрошња струје, геополитичка нестабилност, климатске промене и развој система вештачке интелигенције који захтевају огромне количине енергије. Технологија која је деценијама изгледала као трајно удаљено обећање сада се представља као могући одговор на више глобалних проблема.
ФОТО: Shutterstock/Sergey NivensНуклеарна фузија покреће звезде, укључујући Сунце. Огромне гравитационе силе сабијају језгра водоника све док се она не споје и створе хелијум, при чему се ослобађа велика количина енергије. Фузију не треба мешати са фисијом која се користи у постојећим нуклеарним електранама и подразумева цепање тешких атома, попут уранијума.
Научници деценијама покушавају да опонашају процесе у звездама спајањем два изотопа водоника – деутеријума и трицијума. Они се загревају на више од 100 милиона степени Целзијуса и претварају у плазму. Ако се плазма довољно дуго задржи на потребној температури и густини, реакција може да постане самоодржива.
Како би електрана на нуклеарну фузију производила струју
Постоје два главна начина задржавања плазме: магнетни и инерцијални. Код магнетног приступа користе се снажна магнетна поља, а најпознатији уређаји су токамаци – коморе у облику прстена опремљене суперпроводним магнетима. Инерцијално задржавање најчешће подразумева усмеравање снажних ласерских зрака на веома малу капсулу са деутеријумом и трицијумом.
Током фузије ослобађају се високоенергетски неутрони које апсорбује заштитни омотач око реактора. Њихова кинетичка енергија претвара се у топлоту, која се затим користи за производњу електричне енергије, слично као у другим термоелектранама.
National Ignition Facility при лабораторији Lawrence Livermore National Laboratory у Калифорнији, који користи ласерско задржавање, током 2025. године остварио је фактор Q већи од четири. Међународни реактор ITER, чија се изградња у јужној Француској очекује током тридесетих година, пројектован је са циљем да достигне Q од десет.
ФОТО: Shutteratock/David TadevosianЕнергетски добитак, међутим, није довољан да би електрана била комерцијално успешна. Постројење може да произведе више енергије него што се ослобађа у самој реакцији, а да и даље буде прескупо за изградњу, одржавање и прикључивање на електроенергетску мрежу.
„Економски Q” треба да покаже праву цену фузије
Водећи аутор новог рада Денис Вајт, професор инжењерства на Massachusetts Institute of Technology и новоименовани руководилац UK Atomic Energy Authority, сматра да је потребна јединствена формула за поређење различитих пројеката фузионих електрана.
„Економски Q” упоређује вредност створену током читавог радног века електране са укупним уложеним капиталом. Да би постројење остварило нето економску добит, вредност овог показатеља морала би да буде већа од један.
У израчунавање би улазили цена градње, трајност компонената изложених екстремним условима, учесталост поправки и ефикасност претварања енергије фузије у производ који се може продати. Аутори указују и на то да стварни трошкови истраживања фузије у прошлости често нису били јасно одређени, а неки подаци нису били доступни јавности.
Вајт је један од оснивача компаније Commonwealth Fusion Systems, која у сарадњи са MIT гради прототип реактора Sparc у Масачусетсу. Компанија, међу чијим инвеститорима је и Google, планира и изградњу електране снаге 400 мегавата у Вирџинији.
Нуклеарна фузија могла би да крене путем вештачке интелигенције и после деценија истраживања нагло постане широко доступна технологија. Ипак, могуће је и да ће наставити да буде удаљена још „десет или двадесет година” – привлачна визија коју истовремено одржавају научни напредак, велика обећања и милијарде долара инвестиција.
