Para buch, koła w ruch

Tak, dobrze czytacie. Najnowocześniejsza instalacja energetyczna ludzkości, replikująca procesy zachodzące we wnętrzu gwiazd, ostatecznie sprowadza się do podgrzewania wody.

To nie żart ani scenariusz dystopii. To najprawdopodobniejsza przyszłość naszej energetyki.

W grudniu 2022 roku National Ignition Facility w Kalifornii dokonał przełomu, o którym fizycy marzyli od dziesięcioleci: 192 lasery dostarczyły 2,05 megadżula energii do kapsułki paliwa fuzyjnego wielkości ziarnka pieprzu, uzyskując 3,15 megadżula – więcej niż włożono, przynajmniej pod względem samej energii laserów. Osiągnięto świętego Graala fuzji: ignition, czyli zapłon. Od tamtej pory zapłon udało się powtórzyć wiele razy; w lutym 2024 roku z 2,2 MJ energii laserów uzyskano już 5,2 MJ z fuzji, a w 2025 roku padł rekord 8,6 MJ z 2,08 MJ – ponad czterokrotny zysk względem energii dostarczonej do tarczy.

Równolegle prywatne firmy jak Commonwealth Fusion Systems budują kompaktowe tokamaki SPARC z nadprzewodzącymi magnesami nowej generacji. Chiny chwalą się „sztucznym słońcem” EAST, które potrafi utrzymać plazmę o temperaturze ponad 100 milionów stopni przez blisko 18 minut. Wyścig trwa.

A jednak jest w tym wszystkim coś głęboko ironicznego. Heron z Aleksandrii w I wieku naszej ery skonstruował eolipilę – obracającą się kulę napędzaną parą wodną. Niemal dwa tysiące lat później, gdy nauczymy się już okiełznać reakcje zachodzące w jądrze Słońca, nadal będziemy polegać na zasadzie, którą znali starożytni Grecy: para buch, koła w ruch.

Dlaczego? Termodynamika jest bezlitosna. Dzisiejsze elektrownie cieplne mają swoje granice: najlepsze bloki węglowe dochodzą do ok. 45–47% sprawności, a nawet najnowocześniejsze gazowe układy gazowo-parowe przekraczają nieco 60%. Urządzenia termoelektryczne, zamieniające ciepło bezpośrednio na prąd dzięki efektowi Seebecka, ledwo przekraczają kilka procent – świetnie sprawdzają się w sondach kosmicznych, ale nie wyżywią metropolii. Owszem, wysokotemperaturowe ogniwa paliwowe typu SOFC mogą teoretycznie osiągnąć 60-70% sprawności – ale wymagają drogich katalizatorów i ulegają degradacji w temperaturach przekraczających 800°C. Turbina parowa, udoskonalana przez półtora wieku, pozostaje nie do pobicia.

Nie brakuje wizjonerów próbujących wyrwać się z tego zaklętego kręgu. Naukowcy eksperymentują z hybrydowymi systemami łączącymi ogniwa paliwowe z generatorami termoelektrycznymi, odzyskującymi ciepło odpadowe. Inne zespoły pracują nad bezpośrednią konwersją energii jądrowej na elektryczną – ale to melodia bardzo odległej przyszłości. Na razie króluje H₂O.

Jest w tym pewna melancholia. Wyobraźcie sobie świat, w którym energia płynie bezpośrednio z reakcji jądrowych – bez pośrednictwa wrzącej wody, bez gigantycznych turbin, bez chłodni kominowych kształtujących industrialny pejzaż. Świat, gdzie miniaturowe reaktory wielkości plecaka zasilają pojazdy i domy, gdzie statek międzyplanetarny czerpie moc z kieszeniowego słońca. Nauka fantastyczna obiecywała nam taką przyszłość od dekad – od Asimova po współczesne space opery.

Paradoksalnie, najbliżej tej wizji są dziś… inżynierowie rakietowi. W Princeton Plasma Physics Laboratory trwają prace nad Direct Fusion Drive: napędem, który generuje ciąg bezpośrednio z fuzji deuteru i helu-3, omijając całkowicie etap parowy. W kosmosie, gdzie masa jest wszystkim, para okazuje się zbędnym balastem. Według obliczeń mógłby dostarczyć sondę na Plutona w cztery lata zamiast dziewięciu. Na tej koncepcji opiera się także wizja statku kosmicznego Chrysalis, który miały wysłać na Proximę Centauri kilka tysięcy osób w, bagatela, 400 lat.

Na dziś, rzeczywistość okazuje się bardziej konserwatywna. Nawet najbardziej rewolucyjna technologia musi ostatecznie pogodzić się z tym, co sprawdzone. Fuzja jądrowa – jeśli ją opanujemy – nie zastąpi pary. Tylko dostarczy jej więcej, taniej i czyściej.

Może to właśnie jest prawdziwa lekcja na przyszłość. Rewolucje technologiczne rzadko bywają totalne. Częściej przypominają geologiczne nawarstwienia: nowe odkłada się na starym, zaawansowane wyrasta z prymitywnego. Dwudziesty pierwszy wiek będzie stuleciem fuzji. I nadal będzie stuleciem pary.

Heron z Aleksandrii byłby dumny.