TERMOTUUMA-SÕJAKIRVES MAETUD ⟩ Maapealse päikese ehitajad otsustasid oma jõud ühendada

Väljalõige tokamak-reaktorist. Foto: ITER

Hiljutisel ITERi (rahvusvaheline tuumafusiooni uurimis- ja inseneriprojekt) töötoal, kus osales peaaegu 50 tegevjuhti ja teadlast eraettevõtetest, arutleti teemal, kas magnet- ja laserfusiooni tehnoloogiate ühendamine võib kiirendada praktilise fusioonienergia arendamist.
Vaatamata üllatele eesmärkidele on tänaseni kahe tehnoloogia: plasma magnetlõksustamise ja laserite abil ainet kokku pressiva seltskonna esindajad olnud pigem sõjajalal.

Kuigi tuumasünteesienergia (fusioonenergia) uurimisvaldkonnas domineerivad mõned suured projektid, on praegu umbes 50 erakapitaliga fusiooniettevõtet 12 riigis, mis on kogunud üle 5,6 miljardi USA dollari investeeringuid. Enamik neist väidab, et suudab saavutada kaubandusliku fusioonienergia tootmise aastaks 2030.

Arvestades fusiooni senist arengulugu viimase 75 aasta jooksul, tuleb selliseid lubadusi võtta ettevaatlikult. Isegi rahvusvahelises tuumafusiooni uurimis- ja inseneeria megaprojektis ITER oli hiljuti nelja-aastane paus, kuna 6000-tonnise magneti ja teiste komponentide tarne viibis.

Enamik fusiooniprojekte põhineb kahe raske vesiniku isotoobi, deuteeriumi ja triitiumi, ühendamisel, samas kui teised uurivad aneutronilist fusiooni, kasutades prooton-boori või heelium-3 fusiooni. Erinevate lähenemisviiside olemasolu suurendab eduvõimalusi, kuid võib samuti tekitada ebaproduktiivseid rivaalitsemisi, mida pole nähtud pärast seda, kui USA, Suurbritannia ja NSV Liit käsitlesid fusiooni uurimist 1950. ja 1960. aastatel riikliku julgeoleku küsimusena.

Parim näide on kaks peamist fusioonimeetodit – magnetiline plasmalõksustamine (TOKAMAK) ja laserikiirtes aine «kokkupressimine».

Kuigi mõlemad püüavad vesiniku isotoope raskemateks tuumadeks kokku liita, kasutavad nad täiesti erinevaid lähenemisviise. Plasma magnetlõksustamine kasutab toroidset magnetvälja, mis lõksustab ja surub plasma kokku, soojendades seda temperatuurideni, mis on mitu korda kõrgemad kui Päikese tuumas. Samal ajal töötab laserkiirtega meetod kõrge energiaga laserite patarei sähvatuste koondamisega ühele kohale, kus asub deuteeriumi ja triitiumi madalale temperatuurile jahutatud kapsel. Selle tulemuseks on valguse tekitatud lööklaine, mis kapsli koos kergete aatomitega kokku pressib ja nende liitumisel jääbki energiat üle.

Kuna need lähenemisviisid on nii erinevad, on teadlased ja insenerid viimase poole sajandi jooksul tavaliselt ignoreerinud teise lähenemisviisi tööd ja isegi halvustanud konkurente, väites, et lasereid ei saa praktilisel kujul skaleerida või et toroidsed magnetid on liiga keerulised ja raskesti kontrollitavad.

Hiljuti korraldas ITER esimese ITERi erasektori tuumasünteesi alase töötoa, et neid tõkkeid murda, võimaldades erinevatel alustavatel ettevõtetel ja ITERil jagada teavet ja otsida koostöövaldkondi. See ei ole ainult teaduslik-tehnoloogiline heanaaberlikkus. Suuremaid läbimurdeid on saavutatud nii Ameerika Ühendriikide Lawrence Livermore'i riikliku laboratooriumi Rahvuslikus Süütesüsteemis (National Ignition Facility) kui ka Suurbritannia Ühises Euroopa Toruses (Joint European Torus ehk JET).

Loomulikult on eraettevõtted huvitatud, et arendada tehnoloogiat ulatuses, millega seatud verstaposte kiiremini läbida. Eesmärk on ju arusaadavalt toimiv energeetika ja perspektiivis ka teenitav kasum.

Töötoa heaks näiteks oli lasersünteesi paneeldebatt teemal, mida juhtisid Fusion Energy Insightsi tegevjuht Melanie Windridge, Ex-Fusioni tegevjuht Kazuki Matsuo ja Marvel Fusioni tegevjuht Dan Gengenbach. Paneelis arutati, et hiljutine edasiminek on avanud uusi võimalusi koostööks. Matsuo sõnul on mitmeid valdkondi, kus laser- ja magnetvõitlejate laagrid saavad teineteist aidata, sealhulgas selliste süsteemide puhul, mis muundavad tuumasünteesil tekkinud energia kasutatavaks energiaks. Selles pole magnetisekti ja laserisekti «võitlejatel» suuri eriarvamusi: kontsentreeritult tekkinud ülitihe energia on vaja «jõuallikast» välja saada ja seniste arusaamade järgi lõpuks auruks ja turbiinide pöörlemiseks muuta.

Muud koostöövaldkonnad võivad olla materjalides, mida kasutatakse fusioonijõujaamade ehitamiseks, administratiivsete-regulatiivsete takistuste ületamiseks ühe või teise poole poolt, tarkvaras ja ohutusreeglite väljatöötamises. Nii võib kaubandusliku fusiooni energia arendamine oluliselt kiireneda.

Kuigi see on alles algus, meenutab see teatud määral fusiooniuuringute ajalugu. 1956. aastal esines Nõukogude füüsik Igor Kurštšatov kõnega Suurbritannias Harwelli Aatomienergia Uurimiskeskuses (Harwell Atomic Energy Research Establishment). Ületades raudse eesriide, andis see mõlemale poolele külma sõja ajal mingigi ülevaate teise poole tegemistest, pakkudes teaduslikku kindlust, mis viis üle kümne aasta kestnud fusiooniuuringute kiirele arengule.

Võib-olla on selline renessanss ka nüüd meid ees ootamas.

Allikad: ITER ja New Atlas