Fuzja termojądrowa w domu? To możliwe. Na świecie jest około 40 takich urządzeń

Na świecie są zapaleńcy, którzy zbudowali sobie domowe reaktory termojądrowe. Wbrew pozorom nie jest to ani trudne, ani niebezpieczne. Nie przynosi jednak też żadnego zysku energii, czyli nie nada się na przydomową elektrownię.

Fuzja termojądrowa to proces, w którym zderzają się jądra lekkich pierwiastków, a powstają cięższych i wyzwalana jest energia. To dzięki temu świecą gwiazdy. Energia Słońca pochodzi głównie ze zderzeń jąder deuteru (izotopu wodoru) z jądrami helu.

Jeśli uda się kiedyś ten proces opanować na Ziemi, zyskamy źródło niemal nieograniczonej energii. Deuteru jest pod dostatkiem w wodzie morskiej. W fuzji termojądrowej jeden gram deuteru daje 275 milionów kcal (kilokalorii). Jeden gram uranu w procesie rozszczepienia daje ponad dziesięć razy mniej (20 milionów kcal).

Paliwa kopalne przy tych źródłach bledną, bo jeden gram to tylko około 10 kcal, czyli milion razy mniej.

Fuzję na Ziemi przeprowadzano już wielokrotnie - ale bez zysku energii. Sęk w tym, że proces fuzji zachodzi tylko przy ekstremalnie wysokich temperaturach, rzędu dziesiątek milionów stopni. Żeby je osiągnąć, trzeba najpierw gaz rozgrzać do milionów stopni, co pochłania olbrzymią ilość energii.

Na razie w laboratoriach udało się zbliżyć do granicy "opłacalności", czyli uzyskać z fuzji niewiele mniej energii, ile włożono w podgrzanie gazu (zwanego wtedy plazmą). Udało się też wyprodukować nadwyżkę energii - ale tylko na ułamek sekundy.

Wszystko to jednak dzieje się w laboratoriach, których reaktory były budowane latami i kosztem miliardów dolarów. Portal "Interesting Engineering" przypomina jednak historię amatorów, którzy... sami zbudowali reaktory termojądrowe zwane fuzorami. Czy fuzja termojądrowa w domu jest możliwa?

Czytaj także: Jak sobie radzą z upałami w najgorętszych krajach? Te triki naprawdę działają

Fuzor ma dość prostą konstrukcję: to zwykle szklana kula, którą wyścieła druciana siatka. Wewnątrz większej drucianej klatki znajduje się mniejsza. Po podłączeniu obu do zasilacza impulsowego, działają jak elektrody wytwarzające bardzo wysokie napięcie.

Gaz, który znajdzie się pomiędzy elektrodami, ulega pod wpływem napięcia jonizacji, czyli przestaje być elektrycznie obojętny. Ze względu na dużą różnicę napięcia między elektrodami ulega przyspieszeniu i podąża ku środkowi sfery.

W środku sfery dwa jądra atomów deuteru pędzące z przeciwnych kierunków mogą się zderzyć w jedno cięższe. Prawdopodobieństwo tego jest bardzo niskie, ale jąder są miliardy, więc taka reakcja raz na jakiś czas zachodzi. W kuli pojawia się światło, które pochodzi z termojądrowej fuzji.

Czy to jest bezpieczne? Nie ma możliwości, żeby fuzja stała się niekontrolowana. Gdy coś pójdzie nie tak (na przykład zabraknie zasilania), plazma szybko stygnie, a reakcja termojądrowa sama wygasa.

W fuzji wodoru w hel powstają niewielkie ilości trytu. Jest słabo radioaktywny, a jego okres połowicznego rozpadu wynosi 12 lat. Powstają też neutrony, ale w fuzorach jest ich niewiele i mają niską prędkość.

Czy fuzory mogą kiedyś zasilić Ziemię? Niestety nie. Ta sama konstrukcja, która umożliwia łatwe przeprowadzenie fuzji jednocześnie ogranicza reakcję - wynika z teoretycznych obliczeń.

W ten sposób nikomu jeszcze nie udało się uzyskać więcej energii, niż "włożył" w podgrzanie plazmy. Fuzory pozostają ciekawostką. Na całym świecie zbudowano ich już około czterdziestu - większość zbudowali zapaleńcy-amatorzy. Dwa fuzory znajdują się na uczelniach i służą do celów edukacyjnych i badawczych.

Naukowcy chcą uzyskać nadwyżkę energii z fuzji termojądrowej w innych urządzeniach, zwanych tokamakami lub stellaratorami. Mają kształt obwarzanka (stellaratory bardzo poskręcanego). To z jednej strony sprawia, że trudniej podgrzać w nich plazmę i utrzymać ją w ryzach (wymaga to potężnych magnesów)

Z drugiej daje nadzieję na to, że kiedyś pojawi się w takiej konstrukcji nadwyżka energii. Jeśli to się uda, będzie to początek energetycznego przewrotu. Deuteru z wody morskiej starczy do fuzji nawet na miliony lat.