Ve 21. století se k velkým mezinárodním vědeckým týmům, které se zabývají výzkumem komerčního využití termonukleární fúze, přidaly také malé, dynamicky se rozvíjející firmy. Inovativních nápadů si začali cenit také investoři.
Zatímco se v konvenčních jaderných elektrárnách k výrobě páry potřebné k pohonu generátorů využívá teplo vzniklé štěpením atomů, při fúzi dochází naopak k jejich slučování. Tímto způsobem se během celého procesu sice uvolní více energie, reakci v jádrech atomů je však velmi obtížné regulovat. Celý proces vede k nárůstu teploty přes deset milionů stupňů Celsia, které neodolá žádný z materiálů používaný k výrobě reaktorů.
Francouzský obr
Vědci však dokážou reagující prvky pomocí silného magnetického pole nasměrovat tak, aby se stěn nádoby vůbec nedotýkaly a tím celý reaktor neroztavily. Přesně na tomto principu funguje tokamak. Největší takové zařízení se aktuálně v rámci projektu ITER staví ve Francii, a přestože na jeho výstavbě spolupracuje hned několik světových mocností, k jeho komerčnímu využití patrně vede ještě desítky let dlouhá cesta.
Sedmnáct metrů vysoký reaktor začali dělníci montovat letos v létě. „Když jsme oznámili zahájení montáže reaktoru, uvědomil jsem si historický význam celé události,“ líčí ředitel projektu Bernard Bigot. Vědec také upozorňuje, jak důležitou roli zastává v technice primární výzkum. „Je to přesně sto let, co vědci porozuměli významu fúzní reakce na Slunci a ostatních hvězdách a šest dekád od té doby, kdy byl postaven první tokamak v Sovětském svazu.“ Stejnou reakci jako na povrchu Slunce se tentokrát budou snažit v dosud největším pozemském měřítku simulovat vědci v komplexu projektu poblíž francouzského Cadarache. Současné optimistické odhady však hovoří o komerčním použití technologie na konci tohoto století.
Ke stejnému účelu jako tokamak slouží také stelarátor, který však udržuje plazma v nádobě reaktoru i bez elektrického proudu. Největší projekt zabývající se vývojem přístroje aktuálně probíhá v německém Greifswaldu, v průběhu času se však mezi vědci prosadili zejména prvně jmenované tokamaky.
Startupy, úsvit fúze
Novým impulsem pro využití jaderné fúze v praxi by mohla být aktivita nově vzniklých malých firem, za kterými často stojí vědci dříve pracující ve velkých institucích. Do nově zakládaných startupů investovaly také největší energetické firmy z USA či Norska, které se tak rovněž snaží před veřejností dát najevo svoji snahu o snížení emisí vzniklých spalováním fosilních paliv. Nejúspěšnější dynamicky rozvíjející se firmy mají dnes hodnotu stovek milionů dolarů.
Ač se může zdát snaha nových firem o výstavbu projektů za horentní sumy až neuvěřitelná, dle zájmu investorů se některým společnostem vstup na pole výzkumu povedl. K vylepšení technologií stačí někdy málo: například úspěšný startup Zap energy reguluje tok plazmatu o vysoké teplotě pomocí elektrického proudu, který na místo magnetů sám vytváří silné elektrické pole.
Nukleární koule
Technologie společnosti HB11 pro změnu jako reaktor využívá dutou kouli se dvěma otvory, kterými může procházet laserový paprsek moderující reakci. „Radikální změnu situace, kdy se nezdála být jaderná fúze do budoucnosti správnou cestou, přinesla rezignace na snahu odolat teplotám více než milion stupňů Celsia použitím extrémně účinné technologie aneutronické vodíkovo-borové fúze,“ snaží se vysvětlit vědecký tým australského startupu. Tým tak vodíkovým svazkem míří přímo na atom boru, čímž vzniká elektrický proud. Díky snížení teploty během reakce technologie snižuje také riziko nehody.
Americká firma Commonwealth Fusion Systems se drží osvědčeného schématu tokamaku, snaží se však vyvinout silnější magnety vhodné pro spolehlivé a především efektivní použití během celé reakce. Oproti starším zařízením však nemá dosahovat nově budovaný reaktor takových rozměrů. Konstrukce stroje má být ukončena v roce 2025. K dalším společnostem, které se snaží za oceánem vyvíjet nový typ reaktoru, patří obdobně úspěšná General Fusion. Technologie firmy spočívá v cestě plazmatu do reaktoru dutinou. V přístroji bude poté k nastartování reakce stlačeno. Do společnosti se rozhodl investovat peníze prostřednictvím jedné své firmy také například aktuálně nejbohatší člověk světa Jeff Bezos.
Energie z vody
Termonukleární fúze probíhá také za vysokého tlaku. Na zemi jí lze docílit například slučováním různě těžkých izotopů vodíku, deuteria a tritia. Teoreticky tak lze z několika litrů vody, kterou vodík zčásti tvoří, získat množství energie, která lidstvu plně nahradí veškerá fosilní paliva.
I kvůli dostupnosti paliva se těší fúzní reakce od svého prvního popsání pozornosti snad všech zemí světa. Přestože se například do velkého projektu ITER zahájeného již v roce 2006 chystají investovat světové mocnosti 18 miliard Eur, otázka rezonující děním kolem fúze je jasná: zajistí dynamičtější výzkum tým koordinovaný světovými vládami, nebo vědecké týmy působící pod hlavičkou soukromých firem?
Situace ve výzkumu tohoto druhu jaderné reakce tak ukazuje přinejmenším proměnlivost vědeckého výzkumu za posledních několik let, kdy stejně jako v ostatních oborech čím dál víc vytláčí veřejné instituce ambiciózní podnikatelé. Všechny společnosti si navíc zakládají na modularitě budoucího technického řešení tak, aby si stavbu reaktoru mohl dovolit opravdu každý stát. V podobném duchu se má nést také stavba budoucích jaderných elektráren.