Ste vedeli, da praktično vso energijo, ki jo uporabljamo, pridobimo iz Sonca.
Ljudje potrebujemo energijo za gibanje, za razmnoževanje,
včasih tudi razmišljanje.
In energijo pridobivamo iz hrane.
Hrane, ki je večinoma zrasla s fotosintezo iz Sonca.
Hidroenergija, ki jo izkoriščamo, je voda, ki ima energijo, prihaja iz naših hribov
in na poti do morja jo zajezimo in izkoriščamo to energijo.
To je energija Sonca.
V hribe pride voda zaradi izhlapevanja naših rek, jezer in morij.
To vse pod vplivom Sonca.
Veter, vetrnice se vrtijo zaradi vetra.
In veter piha zaradi različne osončenosti zemeljskega površja,
ki povzroči razlike v tlaku.
Se pravi tudi vetrna energija je posledica Sonca.
Sončne elektrarne pretvarjajo sončne žarke v elektriko.
Dandanes, večino energije, okoli 80 %, dobimo iz tako imenovanih fosilnih goriv.
To so nafta, premog in zemeljski plin.
Tem fosilnim gorivom bi lahko rekli tudi neke vrste biobaterije.
Namreč tam je shranjena energija, ki jo je Sonce tekom stotin milijonov let
pošiljalo na Zemljo, ta energija se je shranila v živečih organizmih
in tekom stotin milijonov let in pod visokimi tektonskimi pritiski,
so se ti organizmi pretvorili v fosilna goriva.
In mi človeštvo, bomo v 500 letih porabili vse kar je narava proizvajala
stotine milijonov let.
Ali nismo dobri, ali si zaslužimo aplavz?
Ne, grajo si zaslužimo.
S tem, ko bomo pokurili vsa fosilna goriva, bomo onesnažili ozračje
segreli Zemljo in nič pustili našim zanamcem.
Fosilna goriva so relativno primitiven in enostaven način izkoriščanja energije.
Ali smo lahko pametnejši?
En način je jedrska energija, kjer s cepitvijo jeder urana pridobivamo
miljonkrat več energije na enoto mase, kot s kurjenjem premoga.
Ali pa silicijevi paneli, kjer sončni žarki, ko pridejo na ta silicijev panel
direktno pretvarjajo svetlobo v elektriko.
Kaj pa, če bi Sonce ustvarili na Zemlji?
Da bi naredili to, moramo vedeti kaj se dogaja na Soncu.
Sonce in ostale zvezde pridobivajo energijo iz procesa,
ki mu pravimo zlivanje.
Na Soncu se jedra vodika zlivajo v jedra helija.
Temu procesu pravimo zlivanje ali fuzija.
Atomska jedra so pozitivno nabita in zato, ker so pozitivno nabita
se med seboj odbijajo.
To je podobno, kot če bi hoteli žogo spraviti na vrh hriba.
In ker se med seboj odbijajo, jih je težko spraviti skupaj.
Ampak, če ta jedra pospešimo, podobno kot če želimo žogo spraviti na vrh hriba,
jo močno brcnemo in žoga odleti na vrh hriba.
In v svetu mikroskopskih delcev, kot so atomska jedra,
je merilo za hitrost teh delcev temperatura.
In na Soncu pri temperaturi 10 milijonov stopinj celzija
imajo ta jedra tako visoko energijo, da premagajo odbojno silo,
pridejo dovolj blizu skupaj, začne delovati močna jedrska sila,
jedra se zlijejo in sprosti se energija.
Sonce, ta vroč plin vodika zadržuje s svojo velikostjo in svojo težnostjo.
Na Zemlji pa nimamo toliko prostora, zato uporabljamo drugo reakcijo.
Izkaže se, da na Zemlji najlažje, a še vedno zelo težko
dosežemo reakcijo fuzije oziroma zlivanje jeder med dvema izotopoma vodika.
To sta devterij in tritij.
Devterij oziroma težki vodik ima en nevtron več kot navaden vodik
in tritij oziroma super težki vodik moramo segreti na 150 milijonov stopinj celzija.
Takrat sta tako hitra, da premagata odbojno silo, prideta skupaj, se zlijeta
in nastane novo jedro helij ter nevtron.
Devterij se v naravi nahaja v vodi, v sladki in morski vodi ga je ogromno.
Potem je tu še tritij. Tritij je radioaktiven, zato ga v naravi ni.
Lahko ga pa na relativno enostaven način pridobivamo iz litija.
Litij je lahka kovina, ki se nahaja v zemeljski skorji
in precej ga je tudi v morski vodi.
Najbolj ga poznamo iz litijevih baterij naših telefonov, računalnikov,
tudi avtomobilov.
In ko litij obstreljujemo z nevtronom, ki nastane pri tej reakciji,
dobivamo tritij, gorivo.
Prednost te fuzijske reakcije je, da se pri tem ne sproščajo škodljivi plini,
ni nobenih toplogrednih plinov.
Helij je žlahten plin, popolnoma inerten, celo uporabljamo ga lahko za hlajenje
magnetov pri jedrski magnetni resonanci.
Radioaktivnih odpadkov bo zelo malo.
Nekaj radioaktivnosti bo, ti odpadki bodo zelo kratkoživi.
Ta nevtron nastane pri reakciji, ko z nevtronom obsevamo kakšno snov,
ta postane radioaktivna.
Ampak s pravilno izbiro materijalov bomo poskrbeli,
da bo ta radioaktivnost po stotih letih padla na naravno raven.
In teh odpadkov bo malo.
Še ena pomembna lastnost je, da je ta reakcija izjemno varna.
Niti teoretično ne more uiti iz nadzora.
Ker je to reakcijo tako težko doseči, če gre karkoli narobe,
se reakcija sama ustavi in ni niti teoretične možnosti,
da bi prišlo do verižne reakcije.
Ena od prednosti fuzije je tudi majhna poraba goriva.
Za primer vzemimo našo termoelektrarno Šoštanj s 700 megavati električne moči,
ki na leto porabi za 20.000 vagonov premoga.
To je vlak, ki bi segal od Ljubljane do Londona.
Enako močna jedrska elektrarna, približno naša jedrska elektrarna Krško,
v enem letu porabi za en tovornjak urana.
Enako močna fuzijska elektrarna
bo v enem letu porabila en kombi devterija in tritija.
Do tukaj se sliši vse lepo in prav, ampak kako to doseči.
Namreč, doseči moramo 150 milijonov stopinj celzija in ta vroč plin
devterija in tritija moramo zadržati.
Trenutno nimamo materijala, ki bi zdržal
tako visoke temperature, zate se poslužujemo trika.
Ta vroč plin lahko zadržujemo z magnetnimi polji.
In izkaže se, da to najlažje naredimo, če to magnetno polje oblikujemo
v obliki obroča oziroma torusa.
Na sliki vidimo notranjost takega torusa oziroma obroča.
Takemu reaktorju pravimo tokamak. Na sliki je tokamak JET,
Joint European Torus, ki se nahaja v Oxfordu v Veliki Britaniji.
V notranjosti je človek za primerjavo velikosti, med obratovanjem ga ni.
Notri je vakuum.
150 milijonov je res malo preveč, žejen bi postal.
Okrog te posode obročaste oblike so magneti, ki notri ustvarjajo polje,
ki je 100.000-krat močnejše od Zemeljskega magnetnega polja
in na ta način zadrži ta vroč plin na sredini in preprečijo,
da bi prišel v stik s steno.
150 milijonov stopinj celzija si je težko predstavljati,
še težje pa si je predstavljati, kako doseči tako visoko temperaturo.
Uporabljamo štiri različne načine segrevanja.
Prvi način je uporovno segrevanje. Tega vsi poznamo,
ker ga uporabljamo v naših likalnikih, električnih pečicah,
električnih steklokeramičnih ploščah.
Ko po žici teče električni tok se žica segreje zaradi upornosti.
Podobno je ko po tokamaku spustimo tok; se vroč plin notri segreje.
Ta tok je večji, kot v vaših pečicah, 10 milijonov amperov,
to je milijonkrat večji kot v vaši pečici.
To je prvi način segrevanja.
Drugi način segrevanja je z mikrovalovi.
Podobno kot doma v mikrovalovni pečici segrevate hrano, ki vsebuje vodo,
lahko tukaj s posebnimi mikrovalovnimi antenami segrevamo ta vroč plin.
Le da so te mikrovalovne antene milijonkrat močnejše
od tistih v vaši domači pečici.
In tretji način segrevanja je segrevanje z vbrizgavanjem delcev.
Na začetku sem omenil, da je temperatura merilo za hitrost molekul.
In če zunaj tega tokamaka postavimo pospeševalnik,
kjer te delce pospešimo na visoko hitrost
in potem devterij in tritij brizgamo noter v tokamak,
bosta ta dva, devterij in tritij, z visoko hitrostjo priletela noter
in svojo energijo oddala drugim delcem.
Kot pri biljardu, začnete s kroglami, ki so na sredini razporejene v trikotnik.
Beli krogli daste visoko energijo, da jo pospešite, ostale mirujejo.
Ko bela krogla trči v ostale jim preda svojo energijo in dvigne temperaturo.
To je enak način.
In četrti način segrevanja je stiskanje.
Če plazmo (vroč plin) s posebnimi magneti stisnemo, se segreje.
Podobno kot doma, če polnite gumo, se zračna tlačilka,
s katero polnite zračnico na kolesu, segreje.
Poskusite enkrat.
Zakaj tega še nimamo.
Znanstveniki in raziskovalci na področju fuzije se dostikrat šalimo,
da je razvoj fuzije konstanten.
Namreč že 50 let govorimo, da čez 50 let pa res bo.
Ampak zakaj jaz vrjamem, da nam bo uspelo? Ker nam je že uspelo.
Namreč leta 1997 smo na tokamaku JET dosegli tole.
Na delu slike vidite tokamak med obratovanjem.
Dosegli smo zlivanje devterija in tritija in proizvedli moč 16 megavatov.
16 megavatov ustreza moči tipične hidroelektrarne na reki Savi.
Žal smo za segrevanje plazme porabili malo več: 28 megavatov.
Tako pač je.
(Smeh) (Aplavz)
Kje je problem? JET je relativno majhna zadeva,
na sliki boste videli, da je kar velik, ampak majhen.
Za fuzijski reaktor je majhen.
Majhne stvari se hitreje ohlajajo.
Predstavljajte si nedeljsko kosilo.
Greste k mami, mama da jušnik vroče goveje juhe na mizo.
Ta jušnik je relativno velik v primerjavi s krožnikom
in tam bo juha ostala vroča še uro in pol.
Ko date to juho iz jušnika na krožnik
se bo tam ohladila v 15 minutah, če je ne boste prej pojedli.
Če date iz krožnika na žlico, malo popihate, se bo takoj ohladila.
Skratka male stvari se hitreje ohlajajo.
Vidite JET, relativno velik v primerjavi s človekom, ampak gradimo že ITER.
ITER je večji tokamak, ki ga gradimo v kraju Cadarache na jugu Francije v Provansi.
Izjemno lep kraj.
To da je gradnja ITER pomemben projekt, priča tudi to,
da pri njem sodeluje več kot polovica človeštva.
Pri gradnji ITERja so moč združile Evropska unija, Rusija, Indija, Kitajska,
Južna Koreja, Japonska in ZDA.
To so države za katere bi rekli, če berete časopise, da se med seboj samo kregajo.
Ampak pri tem projektu so združile moč in ga gradijo.
ITER bo večji, proizvedel bo 500 megavatov moči,
to je četrtina toplotne moči jedrske elektrarne Krško.
In proizvedel bo desetkrat več energije,
kot jo bomo porabili za segrevanje tega vročega plina.
ITER bo predstavljal pomemben korak, pomemben testni reaktor,
kjer bomo testirali tehnologije za novo elektrarno.
Eden od izzivov s katerim se soočamo v ITERju je, da bomo v tej napravi imeli
na eni strani, tam kjer vidite roza, to je ta vroč plin,
tam bo 150 milijonov stopinj celzija.
In dva metra stran bodo magneti, ki bodo hlajeni na - 270 stopinj celzija.
Dva metra stran boste imeli najvišje temperature in najnižje temperature
na Zemlji.
Ampak to nam bo uspelo.
Zakaj jaz verjamem v fuzijo?
Leta 2004, ko sem diplomiral, sem poslušal predavanje o fuziji.
Bil sem čisto navdušen in sem si rekel, to je to kar potrebujemo, to grem študirat.
Potem sem delal doktorat in ko sem videl koliko problemov je,
koliko izzivov, sem rekel, to nam ne bo nikoli uspelo.
Tu ni možnosti da uspe.
Po doktoratu sem šel na podoktorsko usposabljanje na JET,
Oxfordshire, Velika Britanija.
Ko sem videl JET, ko sem videl koliko problemov smo že rešili,
ko sem videl da JET deluje in ko sedaj vidim, da delamo ITER 30 let kasneje,
vse gre po planu, danes imamo boljše materijale, boljše računalniške modele,
boljše sisteme vodenja, boljše detektorje, ni drugega kot da nam bo uspelo.
ITER bo predvidoma začel obratovati leta 2025 in bo predstavljal osnovo za gradnjo
fuzijskih elektrarn, ki jih načrtujemo med letoma 2040 in 2050.
Ko bomo enkrat naredili fuzijske elektrarne, to ne bo več tehnološki,
ampak tudi družbeni preboj, namreč vojne za energetske vire ne bodo več potrebne,
saj bo gorivo voda, ki je dostopna praktično povsod.
Seveda to ne pomeni, da ne bo več vojn, bo pa en razlog manj.
Jaz verjamem, da bo fuzija skupaj s klasično jedrsko energijo,
skupaj s sončno energijo in ostalimi obnovljivimi viri
predstavljala varen, trajnosten in brezogljičen vir energije v prihodnosti.
Antične pripovedke pravijo da je Prometej dal človeštvu prvo pravo tehnologijo,
to je ogenj, ki ga je ukradel bogovom.
In jaz verjamem, da bomo mi njegovi dostojni nasledniki
in bomo človeštvu prinesli Sonce na Zemljo.
Hvala.