Osamu Motojima, jedrski fizik: Prihodnost človeštva je v fuziji, druga možnost je propad civilizacije

Motojima je bil v letih od 2010 do 2015 direktor poskusnega fuzijskega reaktorja Iter, dvajset milijard evrov vrednega mednarodnega znanstvenega projekta v južni Franciji, v katerem bodo znanstveniki z vsega sveta preučevali možnosti za »preklop« človeštva na fuzijsko energijo. Sogovornik je prepričan, da mora gradnjo Iter – kot mirovni projekt – podpreti ves svet.

V osnovi to drži. Vir energije je kemijski element devterij, ki ga v morski vodi najdemo v velikih količinah. Tudi tehnologija, s katero ločujemo devterij od vodika, je ustrezno razvita. Stroški niso visoki. Poleg devterija potrebujemo še tritij, ki pa ga moramo pridobiti iz izotopov litija, saj ga v naravi skorajda ni. Potem devterij in tritij dovedemo v fuzijski reaktor, v katerem se njuna jedra zlivajo in pri tem nastaja velika količina energije.

Če izračunamo, koliko devterija je v svetovnih morjih, bi ga res zmanjkalo šele čez 300.000 let. To je dovolj časa, da lahko rečemo, da človeštvo nima problema s potencialnimi viri energije.

Dejstvo je, da v fisijskem reaktorju, v katerem se jedra razcepljajo, veliko lažje dosežemo točko, pri kateri začne potekati jedrska reakcija. Slavni fizik Enrico Fermi je že zelo zgodaj zgradil prvi reaktor za jedrsko fisijo. V njem so uporabili uranovo gorivo. Na čikaški univerzi so v tistem času eksperimentirali tudi s plutonijem.

Pri fuziji pa je bilo treba hkrati doseči preboje na več področjih: v fiziki visokih energij, pri razumevanju plazme, na elektromagnetnem področju... Za delovanje reaktorja potrebujemo elektromagnetno napravo, ki reakcijo zadržuje na določenem mestu v reaktorju (da se stene reaktorja ne bi stalile, op. p.). Potrebnega je veliko znanja o fiziki plazme (posebno agregatno stanje snovi pri zelo visokih temperaturah, kakršno je recimo v vesolju prevladovalo v prvih trenutkih po velikem poku, op. p.). Dosegati je treba zelo visoke temperature, več kot sto milijonov stopinj Celzija, kar je vsekakor težko doseči.

Za začetek je bilo treba zgraditi velike eksperimentalne reaktorje, kakršni danes stojijo v Angliji, v ZDA in na Japonskem. Razvoj takšne naprave stane več milijard evrov. Ne morem sicer reči, da je bila fisijska tehnologija preprostejša, a v zgodovini jo je bilo lažje doseči.

Večja vlaganja so vedno učinkovita. To je tudi razlog za zagon mednarodnega projekta Iter. Različne dele reaktorja so lahko razvijale znanstvene ekipe iz različnih držav. Ena sama država bi si težje privoščila tolikšna vlaganja. Seveda je najpomembnejše sodelovanje bogatih držav. Za zdaj pri gradnji reaktorja Iter sodeluje sedem članic, Kitajska, Evropska unija, Indija, Japonska, Južna Koreja, Rusija in Združene države Amerike.

Skupni predvideni proračun projekta Iter je petnajst do dvajset milijard evrov. Tolikšnega stroška pa si države, tudi če jih sodeluje več, ne morejo privoščiti naenkrat, zato je gradnja reaktorja počasnejša.

Večinoma so razumeli, za kako pomemben projekt gre.

Nikoli nisem srečal politika, ki ne bi razumel pomena fuzije. A zatakne se pri tehtanju stroškov in tveganja, kako uspešna bodo vlaganja v novo tehnologijo. Po mojem mnenju se seveda vlaganje splača, saj se bo vložek povrnil. Konec koncev pa je projekt zdaj že tako dobro razvit, da je prepozno za omahovanje. Svet bo na področju jedrske fuzije zagotovo našel ustrezno rešitev, da bo z njo mogoče ustvarjati velike količine energije.

Zavedati se moramo tudi nevarnosti, ki nam grozijo ob uporabi drugih tehnologij. Izpusti ogljikovega dioksida povzročajo nenehno naraščanje temperature zemeljskega ozračja. Temperatura narašča že od petdesetih let minulega stoletja in nič ne kaže, da bi se rast ustavila. Pogovarjamo se le o tem, za koliko bo v prihodnjih desetletjih še narasla – malo več ali malo manj. V takšnih okoliščinah je nujno, da v svetovno proizvodnjo energije vključimo jedrsko fuzijo (pri tej tehnologiji ni škodljivih izpustov, op. p.). Po naših ocenah bi bilo treba fuzijske elektrarne vključiti v omrežje najpozneje do leta 2050, sicer utegne biti prepozno. Bojim se, da bi lahko svetovna družbeno-politična ureditev zaradi številnih učinkov segrevanja ozračja tudi povsem propadla.

Seveda. Vojne za vedno težje dostopne energetske vire so v prihodnosti skorajda neizogibne. A če bi čez sto let delovala množica fuzijskih reaktorjev, bi lahko to bistveno zmanjšalo napetosti. Pomislite, da so med članicami Iter tudi stalne članice varnostnega sveta Združenih narodov. Njihova prizadevanja, da bi naš projekt uspel, so zgodovinskega pomena. Sodelovanje je navsezadnje simbol povezanosti mednarodne skupnosti, navkljub vsem razlikam.

Oh, da! Cern je nastal po drugi svetovni vojni kot velik mirovni projekt, v katerem se je združilo več držav. Države je iz stanja grozeče jedrske vojne premaknil na področje jedrske znanosti.

Ne gre za distribucijo energije iz določenih »fuzijskih energetskih centrov«. Fuzijske elektrarne bo treba graditi povsod. Pri tem se ne bomo smeli ustaviti pred klasičnimi omejitvami, kot je recimo ščitenje intelektualne lastnine, torej znanja, ki omogoča gradnjo tovrstnih elektrarn.

Treba pa bo vzpostaviti sistem distribucije surovin, ki jih uporabljamo v fuzijskih jedrskih reakcijah. Fuzijska reakcija je namreč tako učinkovita, da se pri njej porabi zgolj majhen del snovi, ki jo imamo za gorivo. Goriva pa bo razmeroma veliko in treba bo poskrbeti za to, da bo prispelo tja, kjer ga bodo potrebovali. Fuzija ima pri tem ogromno prednost pred drugimi tehnologijami. Težava je le v počasnem razvoju fuzijskih reaktorjev. Predvidevamo, da bo tehnologija napredovala za približno en gigavat moči na leto. Iter bo imel moč pol gigavata, naslednja načrtovana stopnja, reaktor Demo, pa od 2 do 4 gigavate (jedrska elektrarna Krško proizvede okrog 0,7 gigavata električne moči, op. p.). Da bi dosegli 100 gigavatov moči, bomo morali predvidoma počakati sto let.

V tem času pa bomo imeli še veliko skrbi. Pri nas doma, na Japonskem, se je po nesreči v Fukušimi odnos do klasičnih jedrskih elektrarn zelo spremenil. Kot veste, Japonska leži na tektonsko zelo nestabilnem območju. Seizmološke napovedi kažejo, da bi se lahko vsak trenutek sprožil uničujoč potres, pri katerem bi nastal desetmetrski cunami, ki bi v eni minuti dosegel našo vzhodno obalo. Vse tamkajšnje elektrarne bi bile uničene. Zato fuzijsko elektrarno načrtujemo na drugi strani otoka, ki je varnejša. Kot veste, pa je tudi sama fuzijska reakcija varnejša od fisijske. Čim ustavimo dotok goriva, se namreč fuzijska reakcija ustavi.

To je mogoče in v Argentini že nastaja laboratorij za merjenje signalov iz vesolja, ki so značilni za delovanje fuzijskih elektrarn. Gre za sproščanje nevtrinov, ki jih lahko zaznamo z detektorji. Na Soncu, kjer nenehno poteka fuzijska reakcija, sicer ves čas nastaja konstanten »tok« nevtrinov. A če se temu pridružijo umetno povzročene fuzijske reakcije, bi morali zaznati nihanje. Fuzijske elektrarne se prižigajo in ugašajo. Če v vesolju obstaja civilizacija, ki že obvlada fuzijsko energijo, bomo morda tako izvedeli zanjo.