Nigdy wcześniej szanse ludzkości na znalezienie praktycznie darmowego i niewyczerpanego źródła energii nie były tak duże. Czy uda się to w centrum badawczym położonym kilkadziesiąt kilometrów od polskich granic? Jedno jest pewne: fuzja jądrowa zmieni naszą planetę bardziej niż jakakolwiek inna technologia.
U progu I wojny światowej dowódca brytyjskiej admiralicji podjął ryzykowną i dalekosiężną decyzję. W ten sposób zainicjował nową erę, która radykalnie zmieniła sojusze i strefy wpływów na całym świecie. Erę, podczas której polowanie na surowce stało się ważnym celem strategicznym przywódców państw. Erę, którą nazwano antropocenem – tak dogłębnie i zasadniczo ludzkość zmieniła planetę. Dowódcą tym był Winston Churchill. Jego decyzja dotyczyła przestawienia napędu floty Imperium Brytyjskiego z węgla na ropę naftową. Problem w tym, iż na Wyspach było dużo węgla, ropa naftowa natomiast była dostępna tylko w dalekiej Persji (dzisiejszym Iranie). Największa potęga militarna planety, która panowała wtedy nad 23% ludności świata, zdała się na łaskę i niełaskę zasobów, do których nie miała bezpośredniego dostępu. I których, niczym narkoman, z roku na rok potrzebowała coraz więcej – podobnie jak wszystkie kolejne rodzące się światowe mocarstwa.
Cywilizacja potrzebuje energii tak jak człowiek wody – nawet krótkotrwały niedobór tych surowców może spowodować śmierć obydwu. Około 80% światowej energii elektrycznej pochodzi obecnie ze spalania węgla, ropy naftowej i gazu. Łącznie zużywamy ponad 11 miliardów ton paliwa rocznie. To tak, jakbyśmy puścili z dymem przez kominy i rury wydechowe masę odpowiadającą 200 milionom Boeingów 737. Powstają przy tym trujące pyły powodujące smog oraz ogromne ilości CO2, który jest odpowiedzialny za globalne ocieplenie. Ponadto rezerwy paliw kopalnych są ograniczone i rozmieszczone bardzo nierównomiernie na planecie: ci, którzy je mają, dzierżą władzę. Natomiast ci, którzy nimi nie dysponują, muszą je zdobyć: za pieniądze, czasem poprzez brudne interesy, a także – siłą.
Dotyczy to w szczególności ropy naftowej: cztery osoby na pięć żyją w krajach, które muszą ją importować. Nie bez powodu najbardziej pożądany ze wszystkich surowców kopalnych określa się mianem czarnego złota. To substancja, która wiąże więcej energii niż jakakolwiek inna, a jednocześnie niemal za darmo wypływa z ziemi i jest łatwa w transporcie. Ale co by było, gdyby istniał surowiec zawierający w tej samej porcji 14 milionów razy więcej energii? I który byłby dostępny na prawie całej planecie w praktycznie niewyczerpanych ilościach? Uczynienie go użytecznym byłoby rewolucją, która zmieniłaby świat jeszcze bardziej niż ropa naftowa. W centrum tej rewolucji może się znaleźć małe nadbałtyckie miasteczko: w niemieckim Greifswaldzie trwają prace nad pierwszym sztucznym słońcem na Ziemi...
Nasza macierzysta gwiazda w każdej sekundzie dokonuje fuzji („przetapia”) 600 milionów ton wodoru w hel – i w ten sposób oświetla oraz ogrzewa cały Układ Słoneczny. Aby odtworzyć ten proces, potrzeba temperatury wielu milionów stopni Celsjusza, ogromnego ciśnienia i niebywałych umiejętności inżynierskich. Rezultatem byłoby prawie idealne źródło energii: niezanieczyszczające atmosfery, niepromieniujące przez dziesiątki tysięcy lat odpadami radioaktywnymi, niepowodujące wahań dostaw energii wywołanych czynnikami pogodowymi, jakie występują np. w przypadku generatorów wiatrowych, wodnych czy słonecznych.
Kłopot polega na tym, iż jak dotąd „rozruszniki” silników gwiazdowych oraz procesy podtrzymania fuzji (syntezy) zużywają co najmniej 1,5 raza więcej energii, niż jesteśmy w stanie uzyskać z zapoczątkowanej w ten sposób reakcji. Rozwiązanie tego problemu wydaje się być jednak bliższe niż kiedykolwiek: w około tuzinie instalacji badawczych na całym świecie pracuje się obecnie nad sztucznymi gwiazdami. Jedną z nich jest Wendelstein 7-X (W7X), który ma duże szanse na wygraną w tym wyścigu. Podczas gdy ITER, największa na świecie elektrownia termonuklearna, będąca projektem 35 państw z budżetem 20 miliardów euro, od chwili startu w 1988 roku nie wyprodukowała nawet plazmy (paliwa), W7X śmiało kroczy naprzód: już 20 tygodni po uruchomieniu stworzona przez niego plazma pobiła światowe rekordy jakości. W żadnej porównywalnej maszynie nie udało się otrzymać gorętszej, gęstszej i lepiej oddzielonej od otoczenia materii.
Naukowcy tacy jak prof. Thomas Klinger, kierownik techniczny projektu W7X, nie chcą na razie mówić o przełomie: – Jeśli porównać badania nad fuzją jądrową z procesem oswajania ognia, to obecnie jesteśmy na etapie krzesania iskier. Teraz musi się z nich jeszcze rzeczywiście zrodzić płomień.
Jeśli uda się rozniecić płomień, rozpocznie się rewolucja. I np. zniweluje zmiany klimatu – w końcu jest to problem, który także Światowe Forum Ekonomiczne w Davos w 2020 roku sklasyfikowało jako najpilniejszy. Emisje gazów cieplarnianych muszą być zmniejszane o 6% rocznie, aby ograniczyć globalne ocieplenie do 2°C. Najpóźniej w latach 2045–2060 cała Ziemia powinna „stać się Islandią”, czyli osiągnąć neutralność klimatyczną. To wyspiarskie państwo na Oceanie Atlantyckim już dziś z powodzeniem stawia czoła wyzwaniom przyszłości: na początku XX wieku było jednym z najuboższych regionów Europy, zależnym od importu węgla i ropy naftowej. Odkąd pokrywa 100% swojego zapotrzebowania z energii wodnej i geotermalnej, nie tylko awansowało na szóste miejsce wśród najbardziej rozwiniętych krajów uprzemysłowionych świata, ale dzięki szklarniom może nawet we własnym zakresie zaopatrywać się w żywność.
Przy prognozowanych cenach energii elektrycznej z fuzji na poziomie 4 groszy za kilowatogodzinę (w porównaniu do obecnych 60 groszy) ludzkość mogłaby rozwiązać jeszcze więcej problemów, np. sprawić, że zakwitną pustynie: wszak pozyskiwanie wody pitnej poprzez odsalanie wody morskiej zużywa ogromne ilości energii. Jednocześnie w końcu mogłaby zatriumfować elektromobilność. A światowe mocarstwa miałyby mniej powodów do prowadzenia wojen – do dziś walka o zasoby stoi bowiem za większością konfliktów zbrojnych.
Podczas gdy państwa ubogie w surowce naturalne, takie jak Polska, skorzystałyby na tym, inne musiałyby wymyślić się na nowo. Dla Arabii Saudyjskiej i Rosji, dwóch czołowych globalnych eksporterów ropy naftowej, wizja świata pełnego reaktorów termojądrowych stanowi istny koszmar. Kraje te ze sprzedaży paliw kopalnych uzyskują odpowiednio ok. 70 i 40% swoich wpływów budżetowych – ale tylko dopóki od iskry w Greifswaldzie nie zabłyśnie pierwsze sztuczne słońce...
Pozyskiwanie energii nuklearnej opiera się na manipulowaniu jądrami atomowymi. Podczas ich rozszczepiania (w elektrowni jądrowej czy bombie atomowej) ciężkie pierwiastki z dużymi jądrami, takie jak pluton albo uran, rozpadają się na mniejsze pod wpływem bombardowania neutronami. Z kolei w trakcie fuzji nuklearnej (w gwieździe lub bombie wodorowej) dwa małe jądra wodoru łączą się w jedno większe jądro helu. Oba procesy posiadają wspólną cechę: produkt wyjściowy ma masę nieznacznie mniejszą niż końcowy, a ta drobna różnica przekształca się w niewiarygodnie wielką ilość energii. Rozszczepienie jądra atomowego jest technicznie stosunkowo łatwe do zrealizowania, lecz wymaga zapewnienia odpowiednich warunków, by reakcja nie wymknęła się spod kontroli. Inaczej jest w przypadku fuzji jądrowej. W gwiazdach takich jak Słońce do stworzenia odpowiedniej temperatury i ciśnienia dla fuzji wystarcza ogromna grawitacja. Na Ziemi do uruchomienia i podtrzymania pracy takiego gwiezdnego silnika potrzebne są gigantyczne zasoby energii. W projekcie badawczym Wendelstein 7-X w położonym zaledwie 50 kilometrów na zachód od Świnoujścia Greifswaldzie wykorzystano najbardziej obiecującą konstrukcję, mającą zapewnić ciągłość pracy tego rodzaju elektrowni.
