U posljednjoj deceniji svjedočimo intenzivnoj tehnološkoj utrci između dvije svjetske velesile koja bi mogla promijeniti budućnost energetike. Kina i Sjedinjene Američke Države ulažu milijarde dolara u razvoj nuklearne fuzije – tehnologije koja obećava praktički neograničene količine čiste energije bez štetnih emisija i dugoročnog radioaktivnog otpada.
Dok SAD tradicionalno predvodi u inovacijama s brojnim privatnim startupovima, Kina nadoknađuje zaostatak iznimnim državnim ulaganjima i ambicioznim projektima koji postavljaju nove svjetske rekorde. Ulog nije samo energetska neovisnost, već i potencijalna ekonomska i geopolitička dominacija u nadolazećim decenijama.
Nuklearna fuzija, često nazivana “svetim gralom” čiste energije, proizvodi četiri puta više energije po kilogramu goriva od tradicionalne nuklearne fisije i četiri miliona puta više od izgaranja ugljena, bez emisije stakleničkih plinova i dugotrajnog radioaktivnog otpada.
Prema podacima firme Ignition Research, ako sve bude teklo prema planu, tržište fuzijske energije moglo bi do 2050. godine dosegnuti vrijednost od najmanje jednog biliona dolara. “Trenutno su jedini fuzijski reaktori koji rade u svemiru zvijezde,” izjavio je Dennis Whyte, profesor nuklearne nauke i inženjerstva na MIT-u.
SAD je prvi put koristio fuziju velikih razmjera prilikom testiranja hidrogenske bombe 1952. godine. U sedam decenija nakon toga, naučnici širom svijeta pokušavali su ukrotiti fuzijske reakcije za proizvodnju energije.
Fuzijske reakcije nastaju kada atomi vodika dosegnu iznimno visoke temperature i spoje se, stvarajući superzagrijanu plazmu. Masa koja se gubi u tom procesu može se teoretski pretvoriti u ogromne količine energije, no plazmu je teško kontrolirati. Jedna od najpopularnijih metoda koristi snažne magnete za zadržavanje plazme unutar tokamaka, metalnog uređaja u obliku prstena. Druga metoda koristi snažne lasere koji komprimiraju sićušnu kuglicu goriva, dovodeći do implozije.
SAD je 2022. ostvario historijski uspjeh kada je u Nacionalnom postrojenju za paljenje (NIF) postignuto prvo pokretanje fuzije s pozitivnom energetskom bilansom.
Od tada su privatna ulaganja u američke fuzijske startupe naglo porasla na više od osam milijardi dolara, u poređenju s 1,2 milijarde dolara 2021. godine, prema podacima Udruženja fuzijske industrije (FIA). Od 40 firmi članica FIA-e, njih 25 nalazi se u SAD.
“Ako vam je stalo do AI-a i do energetskog vodstva, morate ulagati u fuziju”, rekao je Andrew Holland, izvršni direktor FIA-e. “Ako SAD ne preuzme vodstvo, Kina hoće.”
Od ukupnih 8 milijardi dolara privatnih ulaganja u fuziju u svijetu, čak 6 milijardi nalazi se u SAD. Commonwealth Fusion Systems, startup nastao iz MIT-a, prikupio je gotovo 2 milijarde dolara od ulagača poput Billa Gatesa, Jeffa Bezosa i Googlea. Washingtonski Helion prikupio je jednu milijardu dolara od investitora poput Sama Altmana iz OpenAI-a te sklopio ugovor s Microsoftom za isporuku fuzijske energije u mrežu do 2028. Tvrtka TAE Technologies, također s Googleovom podrškom, prikupila je 1,2 milijarde dolara.
Commonwealth Fusion Systems (CFS) koristi kompaktni tokamak reaktor SPARC s visokotemperaturnim supravodljivim magnetima. Značajan proboj postignut je 2021. godine kada je tvrtka uspješno testirala najjači visokotemperaturni supravodljivi magnet na svijetu, dosegnuvši magnetsko polje jačine 20 tesla. Izgradnja SPARC-a započela je 2021., s očekivanim dovršetkom do 2025. godine. Nakon uspješnog rada SPARC-a, planira se razvoj ARC-a, komercijalne fuzijske elektrane koja bi trebala postati operativna početkom 2030-ih.
TAE Technologies koristi konfiguraciju s obrnutim poljem u linearnom reaktorskom dizajnu, s ciljem postizanja čiste fuzije pomoću vodik-bor goriva koje proizvodi minimalni radioaktivni otpad. Njihov reaktor Norman postigao je temperature plazme iznad 75 miliona stepeni. Najnoviji reaktor Copernicus projektiran je za temperature iznad 100 miliona stepeni i trebao bi biti operativan do 2025.
Helion Energy razvija Magneto-Inercijalnu Fuziju, kombinirajući magnetsko zadržavanje i inercijsku fuziju. U 2021. njihov prototip dosegao je 100 miliona stepeni. Tvrtka razvija reaktor Polaris koji ima za cilj dokazati neto proizvodnju električne energije do 2028. U maju 2023. Helion je potpisao ugovor s Microsoftom, obvezujući se isporučiti najmanje 50 megavata fuzijske električne energije do 2028.
“Onaj ko osigura praktički neograničenu energiju može utjecati na sve što zamislite”, rekao je Michl Binderbauer, izvršni direktor TAE Technologiesa. “To je zastrašujuća pomisao ako završi u pogrešnim rukama”.
Utrka za razvoj fuzije započela je za Kinu početkom 2000-ih, oko 50 godina nakon SAD, kada se pridružila međunarodnom megaprojektu fuzije ITER u Francuskoj u kojem učestvuje više od 30 država. No, Kina u fuzijsku energiju ulaže znatno više javnog novca nego SAD. Peking godišnje izdvaja oko 1,5 milijardi dolara, dok su američka federalna sredstva za fuziju posljednjih godina u prosjeku iznosila oko 800 miliona dolara.
Donald Trump povećao je podršku nuklearnoj energiji tokom prošlog mandata, a taj je trend nastavljen i tokom mandata Joea Bidena. Američki senatori i fuzijski stručnjaci objavili su izvješće u kojem traže deset milijardi dolara saveznih sredstava kako bi SAD zadržao vodstvo u fuziji.
No, SAD možda već zaostaje kada je riječ o veličini reaktora. Općenito, što je reaktor veći, učinkovitije može zagrijavati i zadržavati plazmu. Kina gradi veliko lasersko postrojenje u Mianyangu, koje će biti 50 posto veće od američkog Nacionalnog postrojenja za paljenje (NIF). Satelitske snimke pokazuju brzi napredak gradnje, a glavna kupola postrojenja dvostruko je veća od one u NIF-u.
Kina ostvaruje značajne rezultate i u magnetskoj fuziji. Eksperimentalni reaktor EAST (Experimental Advanced Superconducting Tokamak) postigao je novi svjetski rekord održavajući stabilnu fuzijsku plazmu 1066 sekundi pri temperaturama iznad 100 miliona stepeni.
Uz EAST, Kina razvija i druge fuzijske projekte. CRAFT, vrijedan 700 miliona dolara, trebao bi biti dovršen ove godine, dok se novi tokamak BEST planira završiti do 2027. Istodobno, nacionalni program CFETR (China Fusion Engineering Test Reactor) ima cilj proizvesti električnu energiju iz fuzije do 2040-ih. Kina aktivno sudjeluje i u međunarodnom projektu ITER.
Brzi razvoj fuzijskih projekata u Kini dolazi u trenutku kada su američki napori uglavnom usmjereni na nadogradnju postojećih mašina, od kojih su neki stariji od 30 godina. “Niko ne želi raditi na starim dinosaurima,” tvrde iz TAE-a, dodajući da novi projekti privlače više talenata.
