Synteza termojądrowa rozwiązaniem kryzysu klimatycznego? To zbytni optymizm

W grudniu 2022 roku naukowcy z amerykańskiego National Ignition Facility (NIF) ogłosili przełom w trwających od dziesięcioleci pracach nad stworzeniem źródła energii opartego na tych samych reakcjach syntezy termojądrowej, które podtrzymują świecenie Słońca. Najważniejsze gazety szybko podchwyciły ten temat. „Washington Post” nazwał to „prawdziwym powodem do świętowania”, a analitycy zachwycali się przyszłością syntezy termojądrowej jako rozwiązaniem problemów czystej energii, globalnego ubóstwa, a może nawet i pokoju na świecie.

Po bliższym przyjrzeniu się sukces okazał się zdecydowanie mniej sensacyjny, niż sugerowały te doniesienia. Naukowcy osiągnęli stan, w którym reakcja termojądrowa wytwarza więcej energii niż potrzeba było do jej zainicjowania. Jednakże skala tego sukcesu w żadnej mierze nie dorównuje temu, co byłoby wymagane do generowania energii elektrycznej na użytek praktyczny, a tym bardziej nie zapowiada nowej ery czystej energii [patrz „Moc gwiazd” na stronie 30]. Podawane zapotrzebowanie na energię nie obejmowało ilości potrzebnej do zbudowania instalacji i jej rozruchu, a całe zdarzenie trwało zaledwie kilka sekund. I, jak na ironię, wyższa od oczekiwanej wydajność energetyczna uszkodziła niektóre urządzenia diagnostyczne w konfiguracji eksperymentalnej, podając w wątpliwość wynik eksperymentu.

Nazywanie tego przełomowym dokonaniem w dążeniu ku „nieograniczonej zeroemisyjnej energii”, jak to ujął „Financial Times”, jest niczym twierdzenie, że odkrycie ognia było kamieniem milowym na drodze ku elektryczności. Rozgłos medialny nie pomaga społeczności naukowej w budowaniu i utrzymywaniu zaufania publicznego, a także grozi przekierowaniem zasobów od faktycznych rozwiązań kryzysu klimatycznego.

Naukowcy rozpoczęli prace nad syntezą termojądrową w 1942 roku w ramach Projektu Manhattan. Fizyk Edward Teller chciał, aby skupiono się na budowie bomby termojądrowej. Okazało się to nierealne i podobnie jak w czasie wojny bomba termojądrowa zeszła na dalszy plan na rzecz bomb opartych na reakcji rozszczepienia jąder, tak po wojnie energia termojądrowa do celów cywilnych ustąpiła miejsca energii z reakcji rozszczepienia. Na Słońcu reakcja syntezy jąder zachodzi w temperaturze milionów stopni. Naukowe i techniczne wyzwania związane z wykorzystaniem syntezy termojądrowej do produkcji energii na Ziemi były wprost przytłaczające.

W latach 60. i 70. fizycy zdali sobie sprawę, że do podgrzania wodoru do wystarczająco wysokiej temperatury, zanim gaz zdąży się ulotnić, mogą użyć laserów. Po dekadach niewielkich postępów w dziedzinie kontrolowanych reakcji termojądrowych, amerykański Kongres przyznał środki na reaktor NIF. Jego budowa ruszyła w 1997 roku, a pierwsze eksperymenty rozpoczęto w 2009. Fizyk z NIF Siegfried Glenzer przewidywał wówczas, że fazę zapłonu uda się osiągnąć w ciągu roku.

Jeśli uwzględnić krótkie ramy czasowe, w jakich musimy stawić czoła kryzysowi klimatycznemu – czyli w ujęciu Międzyrządowego Panelu ds. Zmian Klimatu, doprowadzić do „głębokiej, szybkiej i trwałej redukcji emisji gazów cieplarnianych na świecie” tak szybko, jak to możliwe – czy da się zdecydować, czy koszt badań nad fuzją jądrową jest wart potencjalnych korzyści, czy też pieniądze te lepiej przeznaczyć na inne cele? Jak odróżnić wytrwałość w dążeniu do celu od wyrzucania pieniędzy w błoto? Budowa reaktora NIF kosztowała 3,5 mld dolarów, a jego obecny roczny budżet wynosi 380 mln. Program Fusion Energy Sciences w amerykańskim Departamencie Energii ma otrzymać dodatkowe 763 mln dolarów, co daje łącznie około 1,1 mld (kwota, którą branża fuzji jądrowej uważa za zdecydowanie zbyt niską). Dla porównania, szeroko reklamowana ustawa o redukcji inflacji wprowadzona przez administrację Bidena przeznacza około 370 mln dolarów rocznie na wszystkie inne formy energii niskoemisyjnej, a budżet Narodowego Laboratorium Energii Odnawialnej na 2022 rok to 671 mln.

Federalne fundusze na energię jądrową od dawna przewyższają te na energię odnawialną i podnoszenie efektywności zużycia. Według Congressional Research Service, od 1948 do 2018 roku 48% federalnych środków badawczo-rozwojowych w dziedzinie energii przeznaczono na energię jądrową (zarówno z rozszczepienia, jak i termojądrową), podczas gdy mniej niż 13% wydatkowano na odnawialne źródła energii, a 11% na efektywność energetyczną. W 1948 roku taki podział miał sens, ponieważ zarówno rozszczepienie jąder, jak i synteza termojądrowa wydawały się obiecujące i nikt nie widział potrzeby zwiększania efektywności energetycznej. Ta struktura wydatków jednak się utrzymała – w latach 1978–2018 udział odnawialnych źródeł energii wynosił 18%.

Przez 75 lat rząd federalny USA silnie inwestował w rozszczepienie i syntezę jądrową, co przyniosło jedynie skromne efekty. Dlaczego więc skupiamy się na spekulatywnej technologii, którą niemal na pewno opanujemy zbyt późno, by mogła w znaczącym stopniu przyczynić się do uniknięcia katastrofy klimatycznej?

Nie zrozumcie mnie źle. Powinniśmy finansować badania nad syntezą termojądrową, ponieważ nawet 1,4 mld dolarów to mniej, niż kosztuje utrzymanie lotniskowca i stacjonujących na nim samolotów. Jednakże jest to inwestycja długoterminowa, która może się ostatecznie nie opłacić. A w żadnym wypadku nie zaradzi kryzysowi klimatycznemu.