Jaunā kodolenerģija

Pastaiga ar Mihlu Binderbaueru pa viņa teju hektāru lielo laboratoriju šķiet līdzīga ekskursijai pa šokolādes fabrikas teritoriju kopā ar Villiju Vonku. Kādā telpas stūrī TAE Technologies vadītājs Binderbauers izrāda jaunu iekārtu, kas spridzina audzējus ar neitronu stariem. Kontroltelpā pulcējas inženieri. Aiz loga – Norman.

Tas ir TAE 30 metru garais kodolsintēzes reaktors – brīnumskaista nerūsējošā tērauda trauku konstrukcija, elektromagnēti un daļiņu paātrinātāja caurules. Pēc katrām astoņām minūtēm Norman izdveš zvanam līdzīgu klang – un tad 20 miljoni vatu elektrības tiek pārvērsti 100 miljonu grādu karstā plazmas mākonī, kas tiek spridzināts ar protonu stariem (vienkāršākā ūdeņraža forma). Tie satriecas ar tādu spēku, kas spēj tos pārvērst hēlijā, šajā procesā atbrīvojot milzum daudz enerģijas. “Tas ir vardarbīgs process,” ar smaidu sejā saka 50 gadus vecais Binderbauers.

TAE, kas līdz pagājušajam gadam bija pazīstams kā Tri Alpha Energy, ir piesaistījis 600 miljonus dolāru, un jaunākais uzņēmuma novērtējums ir divi miljardi dolāru. Investoru sarakstā atrodami tādi vārdi kā pērn mūžībā aizgājušā Pola Allena Vulcan Capital, Rokfelleru ģimenes Venrock un Big Sky Capital, kā arī akciju tirgotāja Čārlza Švāba ģimenes kapitāls. Pēc investoru domām, drīzumā TAE spēs pārvērst kodolsintēzi elektrības avotā.

Kodolu dalīšanās, kas darbina vairākus simtus kodolstaciju, ir urāna atomu sašķelšana vidēja izmēra atomos, atbrīvojot enerģiju. Kodolsintēze ir process, kas liek zvaigznēm mirdzēt, un tas ir tas pats, kas dalīšanās, tikai pretējā virzienā – šajā procesā notiek atomu apvienošana lielākos, un arī tad tiek atbrīvota enerģija. Dalīšanās izraisa kodolavāriju risku un rada radioaktīvus atkritumus, kas jāuzglabā 10 000 gadu. Kodolsintēze solās būt droša un neradīt atkritumus.

“Ar šķelšanu tiek panākta ķēdes reakcija – iesākot to, jūs parakstāt līgumu ar pašu velnu, un izkļūt no elles apļa nav vienkārši,” emocionāli stāsta Binderbauers, kurš vada TAE no industriālā parka Losandželosas dienvidaustrumos. “Ar kodolsintēzi tā visa nav. Iesākt ir grūti, bet vēl grūtāk ir panākt, lai process būtu nepārtraukts.”

Grūti – vai varbūt neiespējami? Binderbauers salīdzina plazmas bumbas kontrolēšanu ar šķidras želejas bumbas griešanu ar gumijas lentēm: “Ja mēs novirzāmies no aprēķiniem par sekundes miljono daļu, viss ir vējā.” Turklāt simts miljoni grādu – tas ir par maz; TAE mērķis ir sasniegt divus miljardus grādu.

Krievijas fiziķi pie kodolsintēzes sāka strādāt pagājušā gadsimta piecdesmitajos gados. Viņi domāja, ka reaktors komerciālai izmantošanai būs gatavs 15 gadu laikā. Kopš tā laika prognoze palikusi nemainīga. Laboratorijas stūrī Binderbauers glabā pagātnes kodolsintēzes prototipus. Neviens no tiem nav saražojis vairāk enerģijas kā patērējis.

Tomēr ticīgo mazāk nekļūst. “Patlaban kodoltehnoloģijas ir vienīgais mērogojamais elektrības avots, kas nodrošina pamatslodzi un nerada izmešus,” savā paziņojumā saka Bils Geitss. “Tomēr pastāv virkne izaicinājumu.”

Geitss ir ieguldījis naudu Masačūsetsas Tehnoloģiju institūta nodibinātajā Commonwealth Fusion Systems, kas līdz 2025. gadam cer uzbūvēt reaktoru ar pozitīvu enerģijas bilanci. Digitalizācijas jomas miljardieri Pīters Tīls un Džefs Bezoss arī atbalsta kodolsintēzes shēmas. Viņi visi konkurē ar starptautisku Francijas projektu, kurā piesaistīti 20 miljardi dolāru nodokļu maksātāju naudas.

“Es sapratu, ka atjaunojamajai enerģijai ir savi ierobežojumi,” atzīst Čārlza Švāba dēls, tolaik 25 gadus vecais Maikls, kurš 2002. gadā Tri Alpha investēja 50 000 dolāru un kopš tā laika ir piedalījies katrā finansēšanas kārtā. “Tas varētu atrisināt mūsu enerģētikas problēmas.”

Kas kodolsintēzi padara drošāku par kodolu dalīšanos? Sandjego kodolsintēzes testa reaktora General Atomics vadītājs Deivids Hills skaidro, ka reaktori atrodas vakuumā. “Jebkura noplūde ir vērsta uz iekšpusi, kas nodzēstu ugunsgrēku, ja tāds notiktu.” Turklāt tur nav nekā, kas var izraisīt kodolkatastrofu. “Savācot visu procesā izmantoto plazmu un pārvēršot to cietā vielā, kopējais apjoms, nebūtu lielāks par sāls graudiņu,” stāsta Hills

Tri Alpha Energy aizsāka kanādietis Normans Rostokers (1925–2014), kurš mācījās Kalifornijas Universitātē Ērvinā un 1988. gadā ieguva Maksvela balvu par atklājumiem plazmas fizikā. Viņi ar plutonija atklājēju, Nobela prēmijas laureātu Glenu Sīborgu  saprata ierastās enerģijas sintēzes pieejas tehniskos trūkumus, kas līdz izmantoja smagu ūdeņraža izotopu paātrināšanu un satriekšanu kopā, pārveidojot tos par hēliju ar magnētiem norobežotā virtuļa formas reaktorā, ko sauc par tokamak. Liela daļa reakcijā radītās enerģijas tiek atbrīvota ar liela ātruma neironiem, kas ar laiku liek reaktoram korodēt.

Rostokers kopā ar Austrijā dzimušo doktorantūras studentu Binderbaueru sāka strādāt pie alternatīvas plazmas reakcijas telpā, kas ietvēra šaušanu ar protonu stariem (elementāls ūdeņradis) pa bora izotopiem. Šāda ķīmiskā reakcija rada tikai nelielu daudzumu neitronu, bet tā vietā atbrīvo pozitīvi uzlādētas alfa daļiņas, kas spēj ģenerēt elektrību bez tvaika turbīnām, kādas šodien redzamas kodolelektrostacijās. 1997. gadā izraisījās īsta ažiotāža, kad Sīborgs palīdzēja viņiem publicēt atklājumus žurnālā Science. Tomēr iegūt valdības finansējumu attīstībai bija sarežģīti. Pārāk daudz ekspertu bija veltījuši savu karjeru tokamak.

Pievēršamies Holivudai. Rostokers satika aktieri Hariju Hamlinu, raķešzinātnieka dēlu, kurš, neraugoties uz žurnāla People 1987. gadā piešķirto pasaules seksīgākā vīrieša titulu, deldēja krēslus kokteiļballītēs kopā ar fiziķiem, kuri darbojās plazmas tehnoloģiju jomā. Rezultātā Hamlins kļuva par Tri Alpha vadītāju. Vēlāk pieslēdzās arī Oldrins, kurš bija veiksmīgu nolaidies uz Mēness virsmas. Google līdzdibinātājs Sergejs Brins apmeklēja kompāniju un pēc tam aizdeva tai savu mākslīgā intelekta tehnoloģiju, lai palīdzētu analizēt datus. Jaunākā zvaigzne uzņēmuma valdē ir General Electric bijušais vadītājs Džefrijs Immlets.

Slavenības piesaista naudu, un TAE to patērē lielos daudzumos. Foothill Ranch (Kalifornijā) izveidošana un aprīkošana izmaksāja 150 miljonus dolāru (vai 250 miljonus, ja pieskaita izdevumus par Norman), un darbības turpināšanai katru gadu nepieciešami vēl 50 miljoni. Tagad Binderbauers vēlas piesaistīt 200 miljonus dolāru, lai uzbūvētu pirmo ūdeņraža-bora prototipu ar krietni augstākām darbības temperatūrām. Tas ir pēdējais solis plazmas izpētē pirms komerciāla kodolsintēzes reaktora izveides.

Binderbauers fantazē par ekonomiju. Saules paneļu ražošanas pašizmaksa ir dolārs par vatu maksimālās ražošanas kapacitātes. Iespējams, TAE spēs kodolsintēzes ģeneratora cenu samazināt līdz pusotram dolāram par vatu, un tajā brīdī šāda enerģija kļūtu lētāka par saules enerģiju, jo tai nav nepieciešama dienasgaisma.

Tomēr līdz tam, kad riska kapitālisti ieraudzīs gatavu TAE elektrostaciju, vēl ir ļoti tāls ceļš ejams. Tikmēr, lai viņus izklaidētu, Binderbauers, ir izveidojis meitasuzņēmumu, kurā tiek veidoti daļiņu paātrinātāji izmantošanai vēža ārstēšanā. (Idejas pamatā ir šaušana ar neitroniem, izmantojot bora molekulas, kas spēj ārkārtīgi smalki novadīt karstumu tieši pie audzēja šūnām, tādējādi tās nogalinot.) Pagājušajā gadā TAE piesaistīja 40 miljonus dolāru, lai uzbūvētu savu pirmo iekārtu, kas drīzumā tiks sūtīta uz Ķīnu. General Electric ir liels spēlētājs medicīnas aprīkojuma jomā, turklāt palīdzēs arī Immleta kontakti. TAE būs nepieciešamas ietekmīgas pazīšanās, daudz dolāru un veiksmes, lai sasniegtu savu mērķi. Divi miljoni grādu? “Šī doma atskurbina,” saka Binderbauers.