VIDEO: Fuzija vodika i bora na milijardu stupnjeva

Ako dovoljno jako udarite jezgre dvaju atoma, one se mogu spojiti i stvoriti drugačiji element. Ako upotrijebite prave elemente, dobiveni spojeni atom težit će manje od dva koja ste udarili zajedno da biste ga formirali, a razlika u masi oslobodit će se kao energija, kao što predviđa Einsteinova poznata E=MC2 jednadžba. S obzirom da je C2, odnosno kvadrat brzine svjetlosti prilično velik broj, mala masa goriva može proizvesti veliko oslobađanje energije.

To se stalno događa na Suncu, proizvodeći energiju koja zagrijava Sunčev sustav, ali Sunce ima kolosalnu gravitaciju kao i super visoke temperature, pa povlači atome prema sredini svoje jezgre i tjera ih da vibriraju s takvom divljom energijom da nasumično udaraju jedni u druge i spajaju se, oslobađajući još više topline. Uvjeti su savršeni za stvaranje stalnih reakcija fuzije koje će trajati milijardama godina.

Ljudi već desetljećima pokušavaju replicirati ovaj proces na Zemlji, privučeni obećanjem o izobilju čiste energije koja je još sigurnija od nuklearne fisije (koja je sama po sebi, unatoč nekoliko visokoprofilnih incidenata, i dalje jedan od najsigurnijih oblika energije. Nitko još nije pokrenuo fuzijsku elektranu, ali čini se da se napredak na tom polju ubrzava.

Bez prednosti goleme Sunčeve mase i gravitacijske sile, mnogi pokušaji fuzije oslanjaju se na još više temperature. U projektima magnetske zatvorene fuzije, plazma je zagrijana na preko 100 milijuna Celzijevih stupnjeva, što je gotovo četiri puta toplije nego što se dobiva u jezgri Sunca. Toplina je kretanje na atomskoj razini, a očekuje se da će ovo dodatno kretanje razbiti atome u plazmi jedne o druge dovoljno snažno da nadvladaju nuklearno odbijanje i počnu reakcije fuzije.

To pretpostavlja da koristite tricij i deuterij kao gorivo, što na primjer radi veliki međunarodni projekt ITER. Ali tricij dolazi sa svojim problemima, uključujući činjenicu da je radioaktivan i stoga će ozračiti materijale koji se koriste u reaktoru. Također je rijedak, u svijetu ga je danas uskladišteno samo oko 25 kilograma, a prema vlastitim procjenama, ITER računa da će gotovo sve to iskoristiti u svojim eksperimentima.

"Praktična ograničenja odmah postaju ograničenja troškova", navodi Michl Binderbauer, izvršni direktor tvrtke TAE Technology, ranije poznate kao Tri Alpha Energy. Ova kalifornijska tvrtka, skupila je do danas više od 1,2 milijarde američkih dolara, od investitora koji uključuju Google, Chevron, Goldman Sachs, Paula Allena, obitelj Rockefeller i druge.

Ono što TAE želi postići je fuzija vodika i bora. "Ima sve prednosti koje triciju nedostaju", rekao je Binderbauer. "Nema radioaktivnosti uključene u ulaz ili izlaz. Izlaz je helij, kemijski inertan i bezopasan plin. Bor se danas proizvodi u metričkim tonama i koristi se u deterdžentima, što znači da nema problema s nestašicama jer je lako dostupan posvuda.

Jedina mana je u tome što je bor veći atom od tricija, s više pozitivnih naboja u svojoj jezgri, tako da vam je u dizajnu magnetskog ograničenja potrebno mnogo više energije. 

Kako bi se postigla temperatura 10 puta viša od bilo čega što tokamaci u svijetu uopće ciljaju, TAE je morao dizajnirati vrlo drugačiji reaktor, inspiriran akceleratorima čestica u CERN-u.

Dok je akcelerator čestica Velikog hadronskog sudarača prsten dugačak 27 km, TAE-ovi su nevjerojatno kompaktni. "U usporedbi s CERN-om, naši su šala", kaže Binderbauer. "Oni mogu stvoriti bilijune stupnjeva, potreban nam je faktor od 1.000 do 10.000 manje. Ubrzavaju više ili manje pojedinačnih čestica do 99,999% brzine svjetlosti u vakuumskom sustavu. Moramo gurnuti puno više čestica, pri nižoj energiji i brzini. Dakle, naši su puno skromniji u smislu fizičkih razmjera, ali rade pri puno većoj struji. Umjesto miliampera i mikroampera, proizvodimo stotine ampera.

Umjesto da svoju plazmu pokreće u obliku krafne, TAE je drži na mjestu, ograničenu snažnim magnetskim prstenovima, kao što objašnjavaju u ovom videu.

"S našim trenutnim strojem pete generacije, Normanom, TAE počinje otkrivati ​​da što je njegova plazma toplija, to bolje rade njegovi akceleratori čestica i sustavi magnetskog zadržavanja, s nižim stopama čestica i topline propuštanje.

"Očekivali smo to, ali trebalo nam je 10 godina i puno tehnološkog razvoja da to i pokažemo", rekao je Binderbauer. "Ali sada imamo skupove podataka koji pokazuju da se sustav ponaša bolje kako temperatura raste. Dakle, imamo visok stupanj povjerenja da to možemo učiniti, ne samo do 150 milijuna stupnjeva za uvjete tricija, već milijardu stupnjeva i više za bor. To će biti kasnije u ovom desetljeću, ili u ranim tridesetim godinama", dodaje CEO TAE Technologya koji vjeruje da je njihov fuzijski projekt bolji od mnogih drugih oko kojih su okupljene velike međunarodne znanstvene kolaboracije s gotovo neograničenim budžetima.