V vročem poletju, ko se pritožujemo nad vročino in skrivamo pred soncem, se pogosto ne zavedamo, da je človeška civilizacija od njega življenjsko odvisna. Ljudje dobivamo energijo za gibanje, razmnoževanje, razmišljanje in druge aktivnosti s hrano, ki je zrasla pod vplivom sonca. Veter piha zaradi različne osončenosti zemeljskega površja, kar lahko izkoriščamo z vetrnicami. Pri hidroenergiji izkoriščamo potencialno energijo vode, ki je v hribe prišla zaradi izhlapevanja morij, jezer, rek, ki je posledica sonca. Pri sončnih elektrarnah v silicijevih panelih sončno svetlobo pretvarjamo v elektriko.
Dandanes večino energije pridobimo iz tako imenovanih fosilnih goriv, to so nafta, premog in zemeljski plin. Tam je shranjena sončna energija, ki se je v živih organizmih nabirala stotine milijonov let. Skozi čas so se ti organizmi pretvorili v fosilna goriva, ki jih danes na veliko izkoriščamo, z njimi onesnažujemo ozračje in segrevamo naš planet. V 500 letih bomo ljudje porabili to, kar je na Zemlji pod vplivom Sonca nastajalo stotine milijonov let.
Sežiganje fosilnih goriv je relativno preprost in primitiven način pridobivanja energije. Naprednejše tehnologije so na primer jedrska energija, ki na enoto mase proizvede milijonkrat več energije kot premog ali fotovoltaični silicijevi paneli, ki sončne žarke direktno pretvarjajo v elektriko.
Lahka jedra vodika se zlivajo v težja jedra helija
Še naprednejša rešitev bi bila ustvariti kar sonce na Zemlji! Na Soncu se lahka jedra vodika zlivajo v težja jedra helija, pri čemer se sprošča ogromno energije, ki omogoča življenje na Zemlji. Temu procesu pravimo zlivanje jeder ali fuzija.
Atomska jedra so pozitivno nabita, zato se med seboj odbijajo. Da bi premagali to odbojno silo, morajo jedra imeti visoko energijo oziroma visoko hitrost. To je podobno, kot če bi hoteli žogo spraviti na vrh hriba, bi jo morali močno brcniti. V svetu majhnih delcev, kot je atomsko jedro, je temperatura merilo za njihovo hitrost. Zato je v notranjosti zvezd zelo visoka temperatura, okoli deset milijonov stopinj Celzija. Ko se jedra dovolj približajo, začne med njimi delovati privlačna močna jedrska sila, jedra se zlijejo in sprosti se veliko energije.
Sonce vroč vodik zadržuje s svojo veliko maso oziroma težnostjo. Na Zemlji pa je zaradi omejene mase in prostora to praktično nemogoče. Izkaže se, da na Zemlji najlažje dosežemo reakcijo zlivanja jeder vodikovih izotopov, devterija in tritija.
Devterij oziroma težki vodik je v naravi v vodi (približno 33 g ga je v kubičnem metru vode). Tritij oziroma tako imenovani supertežki vodik je radioaktiven in ga v naravi skorajda ni. Pridobimo ga iz litija. Litij najdemo v zemeljski skorji pa tudi v morski vodi (približno 50 g Li v 2500 kg zemlje ali 270 m3 morske vode).
Pri zlitju devterija in tritija nastaneta helijevo jedro in nevtron. Ko ta nevtron zadene litij, se ta spremeni v helij in tritij, ki ga lahko uporabimo kot gorivo.
Posodi obročaste oblike pravimo tokamak
Fuzija je okolju prijazna, saj v tem procesu ne nastajajo toplogredni ali drugi škodljivi plini. Zaradi prisotnosti nevtronov bo sicer nastalo nekaj radioaktivnih odpadkov, a bodo s pravilno izbiro materialov ti po približno 100 letih razpadli na naravno raven in praktično ne bodo več radioaktivni. Fuzija je varen proces. Možnost nenadzorovane verižne reakcije in eksplozije je nična. Če gre kaj narobe, se jedra ohladijo in zlivanje se samodejno ustavi.
Ena glavnih prednosti fuzije kot trajnostnega vira energije je majhna poraba in praktično neomejene zaloge goriva. Termoelektrarna Šoštanj na leto porabi štiri milijone ton premoga, kar ustreza približno 1500 kilometrov dolgemu vlaku oziroma od Ljubljane do Londona, Jedrska elektrarna Krško v enakem času porabi za en tovornjak urana, fuzijska elektrarna pa za en kombi devterija in tritija. Zaloge devterija in litija pri današnji porabi energije zadoščajo za milijon let.
Najvišje in najnižje temperature na Zemlji samo dva metra narazen
Pri gradnji sodeluje skoraj pol človeštva
Leta 1997 smo na skupnem evropskem tokamaku JET blizu Oxforda v Veliki Britaniji dosegli rekord v proizvodnji fuzijske moči, in sicer smo za nekaj sekund dosegli moč 16 MW, kar je tipična moč manjše hidroelektrarne na Savi. Prihodnje leto nameravamo ta rekord podreti.
A to še ni fuzija, ki bi si jo želeli za proizvodnjo trajnostne in okolju prijazne energije, saj je tokamak JET premajhen, porabi več energije, kot je proizvede. Velike stvari imajo ugodnejše razmerje med površino in volumnom, zato se težje ohlajajo. Zato morajo fuzijski reaktorji biti veliki, saj imajo na ta način manjše toplotne izgube in večje izkoristke. Podobno je pri nedeljski juhi. V velikem jušniku vroče juhe, juha dolgo časa ostane vroča. Če to juho nalijemo v krožnik, se ohlaja hitreje, in če jo damo na žlico, še hitreje.
ITER bo najkompleksnejša naprava, kar jih je kadarkoli zgradil človek
