Ale přeměna nejnovějšího průlomu v laboratoři amerického ministerstva energetiky na hojnou, bezuhlíkovou energii může vyžadovat stovky miliard dolarů. A čeká nás mnoho technických překážek.
USA jsou na pokraji oznámení vědeckého průlomu, který po celá desetiletí unikal výzkumníkům po celém světě – takový, který by mohl za desítky let proměnit jadernou fúzi v praktický zdroj čisté, levné energie, která nevytváří radioaktivní odpad s dlouhou životností nebo zhoršit globální oteplování.
Zjištění, která by ministryně energetiky Jennifer Granholmová měla oznámit v úterý, stále ponechávají mnoho překážek, které je třeba vyřešit při přeměně jaderného procesu, který pohání Slunce na zdroj energie vázané na Zemi. Ale vědci přesto tento historický milník přijímají a jásají, že výzkumníci konečně vytvořili fúzní reakci, která produkuje více energie, než kolik potřebuje.
Přeměna tohoto objevu na zdroj energie pro každodenní život by pravděpodobně trvala desetiletí a stála několik stovek miliard dolarů, řekl Dale Meade, bývalý expert na fúzi, který pracoval v Princetonské laboratoři fyziky plazmatu v New Jersey, jedné z národních laboratoří ministerstva energetiky. Ale takové masivní úsilí by stálo za to, řekl.
„Možná největší výzvou ze všech je, zda mají USA předvídavost a vůli postoupit vpřed,“ řekl Meade.
Financial Times poprvé informovaly o průlomovém výzkumu v neděli.
Pokud se zprávy o výsledcích experimentu ukážou jako přesné, „je to jeden z největších výsledků vědy za posledních 20–30 let,“ řekl Gianluca Sarri, profesor na Queen’s University Belfast, který se zabývá výzkumem fyziky laserů a plazmatu. Ale i tak je naděje na elektrárnu na výrobu jaderné syntézy stále více než deset let daleko, řekl.
Fúze, která využívá extrémní teplo ke spojení dvou atomů a produkuje obrovské množství energie jako vedlejší produkt, je motorem, který pohání slunce a hvězdy, stejně jako pokročilé termonukleární zbraně. Na rozdíl od stávajících jaderných elektráren, které využívají teplo z řetězové reakce štěpení atomů v procesu zvaném štěpení, fúzní reaktory nevytvářejí velké množství radioaktivního odpadu ani nepředstavují riziko roztavení. Od 50. let 20. století zastánci této technologie tvrdili, že fúze by jednoho dne mohla produkovat energii, která je levná a v podstatě neomezená.
Ale ukázat, že fúzní reaktor je i praktickým cílem, bylo obtížné. Před více než rokem však National Ignition Facility Lawrence Livermore oznámilo, že se konečně blíží kroku vytvoření fúzní reakce, která produkuje čisté množství energie.
To stále ponechává spoustu obrovských technologických a regulačních problémů, jako je hledání způsobů, jak přeměnit energii uvolněnou v procesu fúze na elektřinu.
Bývalý zástupce Rush Holt (D-N.J.), fyzik, který byl asistentem ředitele Princetonské laboratoře fyziky plazmatu, v rozhovoru řekl, že zprávy o průlomu považuje za „technicky zajímavé, ale jsem skeptický ohledně jejich praktičnosti. “
A nejistá časová osa fúze znamená, že je nepravděpodobné, že by pomohla splnit cíle Bidenovy administrativy podniknout během tohoto desetiletí opatření k odvrácení nejhorších dopadů změny klimatu. Nový klimatický zákon prezidenta Joe Bidena předvídá masivní úsilí o přechod velké části USA na elektrická auta a nákladní automobily, rozšíření zdrojů bezuhlíkové větrné a solární energie a modernizaci elektrické sítě tak, aby přenášela energii z obnovitelných zdrojů po celé zemi – úsilí, které by vyžadovalo. pokračovat bez ohledu na to, co se stane s výzkumem fúze.
„Potřebujeme nasadit tolik čisté energie, kolik můžeme právě teď s technologií, kterou máme,“ řekl Adam Stein, ředitel inovací jaderné energie v klimatickém výzkumném centru Breakthrough Institute. „Nemůžeme čekat, až fúze vstoupí do komerčního prostoru, abychom to udělali.“ To neznamená, že fúze nebude později velmi důležitá. Ale stále potřebuje hodně politické pomoci.“
Tato pomoc, řekl Stein, zahrnuje důsledné zaměření na výzkum a vývoj fúze ze strany budoucích správ.
Dokonce i soukromí vývojáři energie z jaderné syntézy tvrdí, že tento průlom – i když významný – je v souladu s tím, co průmysl očekával, a nemusí nutně urychlit časovou osu komerčního nasazení.
„Viděli jsme to přicházet. Postupně jsme postupovali tímto směrem,“ řekl Mike Donaldson, viceprezident společnosti General Fusion pro vývoj fúze. „Takže si nemyslím, že to ve skutečnosti trvá roky mimo časovou osu.“
Odvětví jaderné syntézy odhaduje, že zavádění projektů jaderné syntézy by mělo začít na počátku třicátých let 20. století, ačkoli toto odvětví nemusí nutně mít historii držet se svých časových plánů. V roce 2012 ředitel National Ignition Facility předpověděl, že technologie fúze bude komerčně životaschopná za 10 let, tedy asi nyní.
„To, co je na nás právě teď, je stavět na tom a vyrábět praktické stroje na výrobu elektřiny.“
Jakékoli výsledky, které DOE předloží, budou muset být opakovatelné, aby mohly být vědecky posouzeny, řekl Ed Lyman, ředitel bezpečnosti jaderné energie v Union of Concerned Scientists. Zůstávají také otázky, jak bezpečné by byly fúzní reaktory, vzhledem k tomu, že tritium, jedno z hlavních paliv ve fúzních reaktorech, je radioaktivní a samotný proces fúze produkuje nebezpečné množství tepla a tlaku, řekl Lyman.
„Ne bagatelizovat věci, pokud to skutečně udělali, ale brát to s velkou rezervou,“ řekl Lyman. „Na dosažení dekarbonizace bude více než trochu pozdě. Opravdu to musíme udělat v příští dekádě nebo dvou a ani ty nejoptimističtější odhady by fúzní energii neměly do 40. let 20. století.“
Dobrou zprávou je, že jak vlády, tak soukromé společnosti nyní nalévají peníze do vývoje fúze do praktické technologie, řekl Sarri, profesor Belfastu. .
Hlášený milník DOE označil za důležitý. „Je pravda, že je to důkaz konceptu, ale je to poprvé, co jsme předvedli výrobu z této metody,“ řekl Sarri. „Odtud bude získání skutečné elektrárny ještě nějakou dobu trvat.“
Ještě předtím, než bude technologie připravena, Kongres podnikl kroky, které umožní federální povolení komerčních fúzních reaktorů – regulační proces, který je u stávajících štěpných reaktorů skvěle zdlouhavý a pomalý.
Zákon o inovaci a modernizaci jaderné energie z roku 2019 nařizuje Komisi pro jadernou regulaci, aby do roku 2027 vytvořila licenční rámec pro pokročilé reaktory – definice, která zahrnuje fúzi. Podle Steina je komise na dobré cestě k dokončení rámce v tomto časovém horizontu.
Mluvčí NRC uvedl, že zaměstnanci vyvíjejí regulační možnosti, které by komisaři měli zvážit, a hlasování se očekává „začátkem příštího roku“.
Donaldson zdůraznil, že práce laboratoře je důležitá při dokazování, že základní věda je správná. Ale řekl, že vývojáři budou muset prokázat další krok