Když americké ministerstvo energetiky tento týden oznámilo „velký vědecký průlom“ ve vývoji energie z jaderné syntézy, došlo k velkému povyku – do značné míry nezpochybněný médii.
„Je to přelomový úspěch,“ prohlásila ministryně energetiky Jennifer Granholmová. Její oddělení tisková zpráva řekl, že experiment v Lawrence Livermore National Laboratory v Kalifornii „vyprodukoval více energie z fúze než laserové energie použité k jejímu pohonu“ a „poskytne neocenitelné poznatky o vyhlídkách čisté fúzní energie“.
„Technologie jaderné fúze existuje od vytvoření vodíkové bomby,“ poznamenal CBS News článek pokrývající oznámení. "Jaderná fúze byla považována za svatý grál vytváření energie." A „nyní se zdá, že okamžik fúze je konečně tady,“ uvedl článek CBS.
Ale, jak Dr. Daniel Jassby, 25 let hlavní výzkumný fyzik v Princeton Plasma Physics Lab pracující na výzkumu a vývoji energie z jaderné syntézy, uzavřel v roce 2017 článek v Bulletin atomových vědců, energie z jaderné syntézy „je něco, čemu je třeba se vyhýbat“.
Jeho článek byl nazván „Fusion reaktor: Není to, co mají být“.
"Fúzní reaktory byly dlouho nabízeny jako 'dokonalý' zdroj energie," napsal. A „lidstvo se posouvá mnohem blíže“ k „dosažení toho průlomového okamžiku, kdy množství energie vycházející z fúzního reaktoru bude trvale převyšovat množství vstupující, čímž vznikne čistá energie“.
"Jak se však přibližujeme k našemu cíli," pokračoval Jassby, "je čas se zeptat: Je fúze skutečně 'dokonalým' zdrojem energie?" Poté, co jsem 25 let pracoval na experimentech s jadernou fúzí v Princetonské laboratoři fyziky plazmatu, začal jsem v důchodu pohlížet na fúzní podnik více nezaujatě. Došel jsem k závěru, že fúzní reaktor bude mít k dokonalosti daleko a v některých ohledech se blíží opaku.“
"Na rozdíl od toho, co se stane", když dojde k fúzi na slunci, "které používá obyčejný vodík o obrovské hustotě a teplotě", na Zemi "fúzní reaktory, které spalují izotopy bohaté na neutrony, mají vedlejší produkty, které jsou všechno, jen ne neškodné," řekl.
Klíčovou radioaktivní látkou v procesu fúze na Zemi by bylo tritium, radioaktivní varianta vodíku.
Vznikly by tedy „čtyři politováníhodné problémy“ – „radiační poškození struktur; radioaktivní odpad; potřeba biologického stínění; a potenciál pro výrobu plutonia 239 pro zbraně – což zvyšuje hrozbu šíření jaderných zbraní, nikoli ji zmenšuje, jak by to měli zastánci fúze,“ napsal Jassby.
„Navíc, pokud jsou fúzní reaktory skutečně proveditelné… sdílely by některé další vážné problémy, které trápí štěpné reaktory, včetně uvolňování tritia, skličujících požadavků na chladivo a vysokých provozních nákladů. Budou zde také další nevýhody, které jsou jedinečné pro fúzní zařízení: použití paliva (tritia), které se v přírodě nenachází a musí být doplňováno samotným reaktorem; a nevyhnutelné výpadky energie na místě, které drasticky snižují elektrickou energii dostupnou na prodej.“
„Hlavním zdrojem tritia jsou štěpné jaderné reaktory,“ pokračoval. Tritium vzniká jako odpadní produkt v klasických jaderných elektrárnách. Jsou založeny na štěpení atomů, štěpení, zatímco fúze zahrnuje fúzi atomů.
„Pokud by byla přijata, fúze na bázi deuteria a tritia by byla jediným zdrojem elektrické energie, který nevyužívá přirozeně se vyskytující palivo ani nepřeměňuje přírodní zdroje energie, jako je sluneční záření, vítr, padající voda nebo geotermální energie. Unikátní je, že tritiová složka fúzního paliva musí být generována v samotném fúzním reaktoru,“ řekl Jassby.
O šíření jaderných zbraní, "Otevřená nebo tajná výroba plutonia 239 je možná ve fúzním reaktoru jednoduše umístěním přírodního nebo ochuzeného oxidu uranu na jakékoli místo, kde létají neutrony jakékoli energie. Oceán zpomalujících neutronů, který je výsledkem rozptylu proudících fúzních neutronů na reakční nádobě, prostupuje každý kout a skulinu vnitřku reaktoru, včetně příloh k reakční nádobě.
Pokud jde o „další nevýhody společné se štěpnými reaktory“, ve fúzním reaktoru: „Tritium bude rozptýleno na površích reakční nádoby, částicových injektorů, čerpacích kanálů a dalších doplňků. Koroze v systému výměny tepla nebo porušení vakuového potrubí reaktoru může vést k uvolnění radioaktivního tritia do atmosféry nebo místních vodních zdrojů. Tritium se vyměňuje s vodíkem za vzniku tritiované vody, která je biologicky nebezpečná.
„Kromě toho existují problémy s požadavky na chladicí kapalinu a špatnou účinností vody,“ pokračoval. „Fúzní reaktor je tepelná elektrárna, která by kladla nesmírné nároky na vodní zdroje pro sekundární chladicí smyčku, která generuje páru, a také pro odstraňování tepla z jiných subsystémů reaktoru, jako jsou kryogenní chladničky a čerpadla… Ve skutečnosti by fúzní reaktor bude mít nejnižší vodní účinnost ze všech typů tepelných elektráren, ať už fosilních nebo jaderných. Vzhledem k tomu, že sucho v různých oblastech světa sílí, mnoho zemí nemohlo fyzicky udržet velké fúzní reaktory.
"A vše výše uvedené znamená, že jakýkoli fúzní reaktor bude čelit nadměrným provozním nákladům," napsal.
„Provoz fúzního reaktoru bude vyžadovat personál, jehož odbornost byla dříve vyžadována pouze pro práci v štěpných elektrárnách – jako jsou bezpečnostní experti pro monitorování bezpečnostních otázek a speciální pracovníci pro likvidaci radioaktivního odpadu. K obsluze složitějších subsystémů fúzního reaktoru včetně kryogeniky, zpracování tritia, zařízení pro ohřev plazmy a propracované diagnostiky bude zapotřebí další kvalifikovaný personál. Štěpné reaktory ve Spojených státech obvykle vyžadují nejméně 500 stálých zaměstnanců na čtyři týdenní směny a fúzní reaktory budou vyžadovat téměř 1,000 XNUMX. Naproti tomu jen hrstka lidí musí provozovat vodní elektrárny, elektrárny na zemní plyn, větrné turbíny, solární elektrárny a další zdroje energie,“ napsal.
„Mnohonásobné opakující se výdaje zahrnují výměnu radiací poškozených a plazmou erodovaných součástí při fúzi magnetického pole a výrobu milionů palivových kapslí pro každý fúzní reaktor s inerciálním omezením ročně. A jakýkoli typ jaderné elektrárny musí vyčlenit finanční prostředky na vyřazení z provozu na konci životnosti a také na pravidelné ukládání radioaktivního odpadu.“
„Je nepředstavitelné, že by celkové provozní náklady fúzního reaktoru byly nižší než náklady štěpného reaktoru, a proto kapitálové náklady životaschopného fúzního reaktoru musí být blízké nule (nebo silně dotované) v místech, kde jsou pouze provozní náklady štěpných reaktorů nejsou konkurenceschopné s cenou elektřiny vyrobené nejadernou energií a vedly k odstavení jaderných elektráren,“ řekl Jassby.
„Shrneme-li to, fúzní reaktory čelí některým jedinečným problémům: nedostatku přirozeného zdroje paliva (tritia) a velkým a neredukovatelným únikům elektrické energie... Tyto překážky – spolu s kolosálními kapitálovými výdaji a několika dalšími nevýhodami společnými se štěpnými reaktory – učiní fúzní reaktory náročnější na konstrukci a provoz nebo dosáhnou ekonomické praktičnosti než jakýkoli jiný typ generátoru elektrické energie.
„Tvrdá realita fúze popírá tvrzení jejích zastánců o ‚neomezené, čisté, bezpečné a levné energii‘. Energie zemské fúze je ne ideální zdroj energie vychvalovaný jeho zesilovači,“ prohlásil Jassby.
Začátkem tohoto roku jsme upozornili na problém nedostatku tritiového paliva pro fúzní reaktory, Věda, publikace American Association for the Advancement of Science, běžela an článek s nadpisem: „NENÍ PLYN, nedostatek tritiového paliva může zanechat energii z fúze s prázdnou nádrží.“ Tento článek z června zmiňoval vysokou cenu „vzácného radioaktivního izotopu tritia… Při 30,000 XNUMX USD za gram je téměř tak vzácný jako diamant, ale pro výzkumníky v oblasti fúze se tato cena vyplatí. Když se tritium spojí za vysokých teplot se svým sourozeneckým deuteriem, mohou tyto dva plyny hořet jako Slunce.
Pak je tu regulace fúzních reaktorů. Článek z minulého roku MIT Science Policy Review poznamenal: „Energie z jaderné syntézy byla dlouho nabízena jako zdroj energie schopný produkovat velké množství čisté energie... Navzdory tomuto slibu se energie z jaderné syntézy po šesti desetiletích výzkumu a vývoje neuskutečnila kvůli neustálým vědeckým a technickým výzvám. Významné soukromé investice do komerčních fúzních start-upů signalizují obnovený zájem o vyhlídky blízkého rozvoje fúzní technologie. Úspěšný rozvoj energie z jaderné syntézy však bude vyžadovat vhodný regulační rámec, který zajistí veřejnou bezpečnost a ekonomickou životaschopnost.
"Předpisy informované o rizicích zahrnují informace o rizicích z pravděpodobnostních bezpečnostních analýz, aby bylo zajištěno, že regulace jsou vhodné pro skutečné riziko určité činnosti," uvedl článek. „Navzdory výhodám přijetí rámce informovaného o rizicích pro vyspělý štěpný průmysl by použití regulací informovaných o rizicích pro licencování komerční fúzní technologie první generace mohlo být škodlivé pro cíl ekonomického nasazení fúze v blízké budoucnosti. Komerční technologie jaderné syntézy má nedostatečnou základnu provozních a regulačních zkušeností na podporu rychlého a efektivního používání regulací informovaných o riziku.“
Navzdory rozšířenému potlesku v médiích ohledně oznámení o fúzi z minulého týdne se v médiích objevilo několik odměřených komentářů. Arianna Skibell z Politicko napsal a kus s nadpisem "Tady je kontrola reality pro jadernou fúzi." Řekla, že „existují skličující vědecké a inženýrské překážky pro vývoj tohoto objevu ve stroj, který může za přijatelnou cenu přeměnit fúzní reakci na elektřinu pro rozvodnou síť. To řadí fúzi přímo do kategorie ‚možná jednoho dne‘.“
„Zde je několik důvodů pro zmírnění očekávání, že tento průlom přinese rychlý pokrok při řešení klimatické nouze,“ řekl Skibell. "Za prvé a především, jak varovali klimatičtí vědci, svět nemá desítky let na to, aby čekal, až bude tato technologie potenciálně životaschopná k nulování emisí skleníkových plynů." Citovala klimatologa z University of Pennsylvania Michaela Manna, který komentoval: „Byl bych nadšenější z oznámení, že USA ukončují dotace na fosilní paliva.“
Henry Fountain v jeho New York Times online sloupec „Climate Forward“, napsal jak „svět potřebuje brzy výrazně snížit [uhlíkové] emise… Takže i kdyby se fúzní elektrárny staly realitou, pravděpodobně by se to nestalo včas, aby pomohly odvrátit krátkodobé zhoršující se účinky změny klimatu. Podle mnoha klimatických vědců a politiků je mnohem lepší zaměřit se na aktuálně dostupné technologie obnovitelné energie, jako je solární a větrná energie, aby pomohly dosáhnout těchto emisních cílů.
"Pokud tedy fúze není rychlou změnou klimatu, mohla by být dlouhodobějším řešením světových energetických potřeb?" šel dál. „Možná, ale problémem může být cena. National Ignition Facility v Livermore, kde byl experiment proveden, byl postaven za 3.5 miliardy dolarů.
Lawrence Livermore National Laboratory má dlouhou historii s fúzí. Právě tam byla pod vedením jaderného fyzika Edwarda Tellera, který se stal jejím ředitelem, vyvinuta vodíková bomba. Ve skutečnosti byl dlouho popisován jako „otec vodíkové bomby“. Vodíková bomba využívá fúzi, zatímco atomová bomba, na které Teller dříve pracoval v Los Alamos National Laboratory, využívá štěpení. Vývoj atomových bomb v Los Alamos vedl k jaderné odnoži: jaderné elektrárny využívající štěpení.
ZNetwork je financován výhradně ze štědrosti svých čtenářů.
Darovat