V ogromni laserski fuzijski napravi, s katero upravlja Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) v Kaliforniji in ki jo napajajo z energijo več 100 MJ, so ameriški znanstveniki 5. decembra 2022 v laboratorijskih razmerah prvič dosegli fuzijsko reakcijo, ki je vrnila več energije, kot pa so jo vanjo vložili. Dogodek je izjemno pomemben s stališča znanosti, saj dokazuje, da je z laserji mogoče sprožiti fuzijsko reakcijo, ki po sprožitvi še nekaj časa deluje, je dogodek komentiral vodja odseka za reaktorsko tehniko na Institutu Jožef Stefan (IJS) Leon Cizelj. Dodaja pa, da bo do komercialne uporabe fuzije še zelo dolga pot.

Jedrska fuzija - zlivanje lahkih atomskih jeder - poteka pri zelo visokih tlakih in temperaturah, ki so značilne za jedro našega sonca. Pri tem laserska fuzijska naprava primerne razmere za zelo kratek čas doseže tako, da tarčo v velikosti poprovega zrna hkrati obstreli s 192 zelo močnimi laserskimi žarki. V tarči je obenem v vakumu shranjen približno miligram mešanice devterija in tritija v trdnem stanju pri zelo nizki temperaturi, pojasnjuje Cizelj.

»Zelo močan pulz energije, iz 192 laserskih žarkov, zmes devterija in tritija močno ogreje in zgosti do več stokratne gostote svinca. Sledi fuzijska reakcija, v kateri, poleg zelo veliko sproščene energije, nastanejo tudi helij in nevtroni. Pri sprožitvi fuzijske reakcije sodeluje manjši del energije laserjev, in sicer predvsem ultravijolični del svetlobe.«

Pri tem je za uspeh poskusa po pojasnilu Cizlja ključna predvsem časovna in prostorska usklajenost zadetkov na tarči.

Dejstvo, da je z laserji mogoče sprožiti fuzijsko reakcijo, ki po sprožitvi še nekaj časa deluje, si lahko po Cizljevem pojasnilu predstavljamo kot vžigalico z vžigalno kapico: »Z vžigalno kapico (laserji) so uspeli prižgati tudi les (gorivo)«. Kot dodaja, je uspešna praktična izvedba 5. decembra letos plod več desetletij raziskovalnega in razvojnega dela.

»Sodelavci LLNL so ocenili, da so z vložkom 2,05 MJ energije sprožili fuzijsko reakcijo, ki je oddala 3,15 MJ energije. To na prvi pogled morda ni veliko: toliko energije zadošča, da povremo približno 1,5 litra vode. Smo pa vseeno na tem planetu prvič dobili presežek energije iz fuzijske reakcije. In morda velja omeniti tudi naslednjo oceno: ker je bila fuzijska reakcija zelo kratka, in sicer nekje med pico in nanosekundami, je bila v njej sproščena moč v razredu nekaj deset TW, kar je primerljivo s skupno močjo vseh energetskih naprav na planetu.«

Bo pa do komercialne uporabe fuzije še zelo dolga pot, poudarja Cizelj.

»Tudi tukaj si lahko pomagamo s primerjavo, tokrat z motorjem na notranje izgorevanje. Uspeli smo doseči enkratni vžig goriva. Če bi se hoteli sedaj s takšnim motorjem tudi odpeljati ali pa proizvajati električno energijo, bi morali takšen vžig ponoviti velikokrat. Morda tudi več stokrat v sekundi. A laserska fuzijska naprava zaenkrat zmore takšen pulz le enkrat vsakih nekaj ur.«

Kot dodaja, bo za komercialno rabo fuzije »zelo verjetno dosti bolj primerna t. i. magnetna fuzija. Takšno napravo, poimenovano ITER, danes gradimo v Cadarachu v Provansi. Pričakujemo, da bo v tej napravi fuzijsko reakcijo s presežkom energije mogoče demonstrirati nekako v 10-15 letih«.

Spomnimo, da je največji svetovni projekt jedrske fuzije z uradnim začetkom sestavljanja fuzijskega reaktorja ITER konec julija 2020 prešel v petletno fazo gradnje, ki se bo končala leta 2025 s prvimi kratkimi, milisekundnimi, vzpostavitvami plazme. Po ocenah Evropske komisije je polno delovanje (s stalnim zlivanjem devterija in tritija) načrtovano za leto 2035, ko bo reaktor popolnoma končan in bo proizvajal plazmo, potrebno za pridobivanje energije. Projektu ITER bo sledil projekt DEMO, pilotna fuzijska elektrarna. 

Dodajmo tudi, da so se v letu 2021 zasebne naložbe v fuzijsko energijo povzpele na rekordnih 4,8 milijarde dolarjev, navaja v juliju objavljena raziskava Združenja fuzijske industrije (FIA). Prvič se je tudi zgodilo, da je vrednost zasebnih naložb v fuzijsko energijo presegla vrednost vladnih investicij.