Tänapäevase tuumaenergia kauni, puhta, aga paraku suuresti müütilise sugulase fusioonenergia tulekust on räägitud aastakümneid. Kui uskuda viimase aja teateid, võib pea otsatu puhas energia olla lähemal kui kunagi varem. Muidugi on nii alati väidetud – praeguseks habemega tähelepaneku kohaselt oli fusioonenergia juba 20 aastat tagasi 15 aasta kaugusel.
Nüüd lubavad entusiastlikumad arendajad Päikese südames toimuva protsessi kodustamist juba aastaks 2025, teised veidi hiljem. Võimatuna näiva ülesande täitumise ajaline piir näib niisiis ikkagi lähemale nihkuvat.
Kõigepealt kiire seletus. Fusioon ehk tuumasüntees on mõneski mõttes tuumaenergeetika ja -füüsika püha graal, mis peaks vähemalt teoreetiliselt võimaldama inimkonnale lõpmatutes kogustes puhast energiat. Kui praeguses tuumaenergeetikas saadakse energia suurte aatomituumade, näiteks uraani lõhkumisel, siis fusioonis tekib see hoopis pisikeste tuumade liitmisel. Siit siis ka tuumasünteesi-nimetus. Põhimõtteliselt on tegu sama protsessiga, mis toimub Päikese sisemuses.
Samamoodi nagu vesinikupomm on suurusjärkudes võimsam kui tuumade lõhustamisel töötav, on ka fusioonjaam vähemalt teoorias kordades tootlikum. Samas on sünteesireaktsiooni palju keerulisem käivitada ja kontrollida, mistõttu ei ole sel alal veel reaalsete tsiviilrakendusteni jõutud.
Selleks et süntees üldse käivituks, on vaja tõsta temperatuur reaktsioonikambris miljonite kraadideni. Reaktori osade kaitsmiseks sulamise eest tuleb peamiselt vesiniku isotoopidest deuteeriumist ja triitiumist koosnev kütus viia plasmaolekusse ning hoida see hiiglaslikus plasmakambris kas ülivõimsate magnetite või laserite abil kambri seintest eemal. Kogu protsess on… noh, konkreetselt tuumafüüsika.
Tuumasünteesi reaktoreid on maailmas juba üksjagu, kuid kõik on vaid eksperimentaalseadmed, mis kulutavad energiat rohkem, kui ise toota suudavad. Keskne küsimus ongi, et millal saabub päev, kui see lävi ületatakse. Ning õigupoolest, kas see päev üldse kunagi saabub.
Suurim sedalaadi reaktor ITER on juba aastakümneid ehitamisel Lõuna-Prantsusmaal. Tegu on ühe maailma keerulisima masinaga – kümneid miljardeid maksva rahvusvahelise gigaprojektiga. Kuid ka selle juures tegutsev plasmafüüsik Mark Henderson on öelnud, et ta töötab tehnoloogia kallal, millest saab käegakatsutavat kasu kõige varem tema lapselaste põlvkond, kui sedagi.
Seetõttu on ka tuumasünteesi arendajad ise moka otsast pooleldi tunnistanud, et süveneva kliimakriisi lahendamisel pole ITER-ist ja fusioonist abi oodata. Kuigi rahvusvaheline Fusioonenergia Tööstuste Liit on väljendanud soovi osaleda ka selle aasta sügisel Šotimaal toimuval ÜRO kliimakonverentsil, on ITER-i kõneisik Laban Coblentz tõdenud, et 2050. aastaks süsinikuneutraalsuse saavutamiseks on tuumasüntees kui lahendus „küsitav“. Üldine arvamus on, et isegi kui tuumasüntees tolleks ajaks kusagile välja jõuab, on see ikkagi juba tõsiselt liiga hilja.
Maikuus kirjutasid USA füüsik Robert L. Hirsch ja energeetikaanalüütik Roger Bezdek ülevaate, milles üritasid kokku arvestada, kui palju tuumasünteesi energia maksma võiks minna. Nende arvutuste põhjal oleks üksipäini ITER-i töövalmis saamine ka kõige madalamate hinnaprognooside järgi ligi kolmkümmend korda kallim kui praegune tuumade lõhustamisel põhinev tuumajaam. Seejuures on peamine takistus uute tuumalõhustamise jaamadegi rajamisel just nende liiga kõrge hind.
Lisaks toovad nad välja, et kahest nn tuumasünteesi kütuse komponendist ühe, triitiumi ehk üliraske vesiniku varud on äärmiselt piiratud. Hirschi ja Bezdeki väitel arendavad tänapäeva tuumasünteesi-entusiastid tuumajaama kontseptsiooni, mille jaoks kogu maailmas kütust ei jagu. Kõigele lisaks on ITER vaid eksperimentaalreaktor, mille eesmärk on tõestada, et kontseptsioon töötab. Reaalne tootmine hakkaks käima praegu alles visandatavas DEMO reaktoris.
Kõike seda arvesse võttes võib fusioon-energia osas kriitiliselt mõtlema õhutamine näida lahtisest uksest sissemurdmisena. Siiski ei ole sugugi kõik eksperdid tuumasünteesi-energia osas nii kriitilised.
Hiljutises artiklisarjas vaatles plasmafüüsik ja tehnoloogiaanalüütik Carly Anderson tuumasünteesi tulevikuväljavaateid ja jõudis järeldusele, et maailma elektrivõrkudesse võib tuumasünteesi energia jõuda juba aastaks 2035. Ühelt poolt soosivad seda hüppelised arengud magnetite ja laserite tehnoloogias, teisalt on tekkinud mitmeid fusioonile pühendunud idufirmasid, kes lubavad kõik olla kiiremad ja tehnoloogia osas paindlikumad kui ITER jt olemasolevad eksperimendid.
Näiteks MIT-iga koostööd tegev ja Bill Gatesi rahastatud Commonwealth Fusion on prognoosinud, et võib esimese netotootlikkuseni jõuda juba aastaks 2025. Ühendkuningriigis tegutsev Tokamak Energy on hinnanud realistlikuks 2030. aastat, ning lisaks on ka paljud teised uuemad ja vanemad tegijad fusioontehnoloogia maailmas arendamas väiksemaid reaktoreid, mis kõik sihivad efektiivset energiatootmist juba lähema viieteistkümne aasta jooksul. Kui ükski neist peaks seatud ja välja kuulutatud sihi saavutama, jõuavad energia-idufirmad maailma kõige keerulisemast masinast ette.
See kõik eeldab muidugi soodsaid olusid, ennekõike rahastust. On selge, et tuumasünteesi reaktor ei oleks odav. USA Arenenud Uurimisprojektide Energeetika Agentuuri ja hulga teiste asutuste arvutuste järgi võiks kümne väikese, 150-megavatise võimsusega jaama ehitus maksta ilma intresside ja kõigi muude lisakuludeta 2016. aasta vääringus kuni 1,9 miljardit dollarit. Carly Anderson on seda arvesse võtnud ning oletanud, et elektri tootmise kulude omahind jääks 40%-le praeguse tuumaenergia tootmishinnast.
Kuigi arvutustes on palju määramatust – kuni ühtegi töötavat jaama pole veel püsti pandud, saab paljude oluliste tegurite puhul tugineda vaid oletustele –, jõuab ta hinnanguni, et fusioonenergia hind jääks suurusjärku 0,052 dollarit kilovatt-tunni kohta, mis ei ole enam kuigi palju kõrgem kui Rahvusvahelise Energiaagentuuri prognoositav päikese-, tuule- ja maagaasienergia hind aastal 2040, milleks on arvutatud 0,03–0,045 dollarit kilovatt-tunnilt.
Kui tuumasünteesi entusiastide „maksimumprogramm“ kunagi täituma peaks, võib see tähendada inimkonnale pea otsatut puhast energiat, mille ainus ohtlik jääde, neutronitest radioaktiivseks pommitatud reaktoriplaadid, on samuti ohtlik „vaid“ enam-vähem sada aastat, mida on kordades vähem kui praeguste tuumajaamade kütusel.
Loomulikult oleks keerukalt saadud energia esialgu kallis, kuid võib eeldada, et aja jooksul tuleb hind alla, nagu igasugustel massilisse kasutusse jõudnud tehnoloogiatel. Kuna vesinik kui ressurss ei ole teatavasti ka piiratud (erandiks niisiis vaid triitium, kuid sedagi peaks ITER-i tüüpi reaktorite töö käigus tekkima), võib eeldada, et ülipikas perspektiivis kujuneks n-ö puhas energia siiski ka päris odavaks, mis võtab inimtegevuselt ühe seni olulise piiraja.
Tuumasünteesist saadav otsatu, odav ja puhas energia on praegu muidugi peamiselt ulme pärusmaa, kuid eks ole ka ulmekirjanikud ju korduvalt ennustanud tehnoloogilisi arenguid ja dilemmasid, muu hulgas aastasadu enne nende realiseerumist. Unistus puhtast fusioonenergiast hirmutab mind, kuna see muudab otsatuks ka inimese võimalused oma keskkonda muuta.
Hea näide on kasvõi Eestis pea 1990. aastateni suurejooneliselt toimunud ning tegelikult tänasenigi jätkuv soode kuivendamine. Kuniks kuivenduskraavide rajamine käis käsitsi, oli see raske töö aeglane ning võib oletada, et suurem jagu totalitaarse aja mastaapsematest rumalatest ideedest jäi ellu viimata.
Kui aga mängu tulid traktorid, muutus kõik. Nõukogude aja kontekstis oli kütus teatavasti pea olematu hinnaga ning et töölistele maksti kaevatud kraavi meetri pealt, oli lihtne tekkima olukord, kus puhtalt palgateenimise eesmärgil rajati kraave paikadesse, kus need tänapäevani pole suutnud märja soo asemele soovitud palgipuude metsa tekitada. Või näide toonase impeeriumi teisest otsast: vaevalt oleks Araali mere katastroof nii suur olnud, kui keskkonna seisukohalt täiesti läbimõtlemata ideid poleks kütnud tolle aja kontekstis otsatu odav kütus.
Fossiilkütuste-keskne ühiskonnakorraldus on tänaseks loonud pinnase unistuseks, et kui vaid saaks kusagilt, olgu siis geotermaalenergia, tuumasünteesi või mille iganes arvelt fossiilkütustest lahti ja energia hinna taas odavaks, võimaldaks see ühiskonnal pea otsatult areneda ja majandusel kasvada.
Kuid fossiilkütused pole ometigi ainus ressurss, mida inimkond loodusest ammutab, ning pea kõigi teiste ressursside ammutamine tugineb tänapäeval fossiilkütustest saadavale energiale. Kui fossiilkütused selles valemis mõne puhtama ja hõlpsasti kättesaadava alternatiiviga asendada, ei lahenda see muude ressursside, olgu siis metallide, plastiku, põllumaa või millegi muu ülekasutuse probleemi. Puhas, odav ja otsatu energia kannaks endaga ohtu ka nende ressursside otsatuks ülekasutuseks. Milline ressurss siis esimesena ammenduks ja seeläbi inimkonna tegevust piirama hakkaks, on juba keerulisem küsimus. Selle üle, mida piiri kättetulek inimkonnale tähendada võiks, ei taha siinkohal fantaseeridagi.
Kui entusiastide ideed peaksid tõepoolest vilja kandma ja tooma inimkonnale otsatult puhast tuumaenergiat, võib tekkida pretsedenditu olukord, kus piiramatule ressursile tuleb hakata looma kunstlikke piirajaid. Arvestades, et oma isu piiramine on sügavalt ebainimlik, ei tundu mõõdukuse hoidmine aga kuigi lihtne tulema. Seetõttu paistab ambitsioonikas idee, mida tuumasünteesi suurimad entusiastid kauges tulevikus visioneerivad, ka üksjagu hirmutav. Kuniks inimese suhtumine keskkonda ei muutu, valab Päikese südames toimuvate protsesside kodustamine vaid õli tulle.
Lisa kommentaar