Prof. Józef Musielok: Syntezę termojądrową wymyślił Bóg. My ją chcemy kontrolować

Krzysztof Ogiolda
Krzysztof Ogiolda
Za pomocą tych urządzeń członkowie zespołu profesora Józefa Musieloka z Uniwersytetu Opolskiego robili część badań.
Za pomocą tych urządzeń członkowie zespołu profesora Józefa Musieloka z Uniwersytetu Opolskiego robili część badań. Paweł Stauffer
- Udział w tym projekcie ubogaca w tym sensie, że nam otwiera okna na świat. Nie uprawiamy fizyki tylko we własnym laboratorium - mówi profesor Józef Musielok z Instytutu Fizyki UO.

Nieczęsto zdarza się czytać, że badacze z Uniwersytetu Opolskiego biorą udział w projekcie o przełomowym dla ludzkości znaczeniu. O pańskim zespole tak piszą.
W tym sformułowaniu jest sporo przesady. Natomiast prawdą jest, że braliśmy i nadal bierzemy udział w międzynarodowym programie, którego celem jest zbudowanie i wdrożenie do eksploatacji urządzenia - nazywa się ono stellarator - do przeprowadzenia kontrolowanej syntezy termojądrowej. Jest on o tyle przełomowy, że całą naszą cywilizację czeka problem produkcji energii, która jeśli nie będzie całkiem tania, to przynajmniej musi być do udźwignięcia dla społeczeństw.

Co to jest kontrolowana synteza termojądrowa?
Syntezę wymyślił sam Pan Bóg i dzieje się ona w słońcu i w każdej gwieździe. Najprościej mówiąc, chodzi o to, że wodór występuje w trzech postaciach, trzech izotopach: wodór normalny, deuter i tryt. Dwa ostatnie mają oprócz jednego protonu jeszcze jeden albo dwa neutrony, czyli cząstki elektrycznie obojętne. Jeśli temperatura będzie wystarczająco wysoka, energia kinetyczna cząstek będzie na tyle duża, by pokonać siły odpychające jednakowe ładunki. Jak się cztery protony połączy i doda do tego cztery neutrony, powstaje hel - nieszkodliwy gaz. W procesie syntezy, gdy protonów będzie odpowiednio dużo, wydziela się ogromna ilość energii.

Skoro proces syntezy wymyślił Pan Bóg, to co wy fizycy macie jeszcze do zrobienia?
Trzeba stworzyć na ziemi takie warunki, w których dałoby się syntezę przeprowadzić w sposób kontrolowany. Ten sam proces zachodzi w bombie wodorowej, ale tam ma charakter niekontrolowany i niszczący. W stellaratorze można nad nim zapanować.

Dlaczego niełatwo to zrobić?
Problem w tym, że aby zaszła taka reakcja, potrzebna jest temperatura około 10 milionów kelvinów. To jest niewyobrażalnie dużo. Na słońcu to się dzieję w wyniku grawitacji, która ściska materię.

A na ziemi?
A na ziemi potrzebne jest naczynie, w którym plazmę o tak ekstremalnych warunkach da się utrzymać. Tym naczyniem jest właśnie stellarator. Urządzenie, którego idea jest stara, sięga lat sześćdziesiątych XX wieku.
Jak funkcjonuje stellarator?
To jest taki ogromny - jak mówią fizycy - torus, prościej powiedzieć obwarzanek, z powyginanymi obwodami, zwojami, którymi płynie prąd. Jest wielokrotnie większy od pokoju, w którym rozmawiamy. Ta materia, w której płynie prąd, musi być utrzymana, za pomocą ciekłego helu, w temperaturze zaledwie kilku kelvinów, żeby nie występował opór. To jest paradoks, bo w tym samym urządzeniu - dzięki polu magnetycznemu - utrzymywana jest plazma o temperaturze 10 milionów kelvinów. Dlatego przy tym projekcie z konieczności muszą pracować ludzie "z różnych stron" nauki - od wysokich i od niskich temperatur.

Kiedy przeczytałem w internecie, że efekt ma być taki, że litr morskiej wody i odrobina litu wystarczą, żeby zapewnić energię gospodarstwu domowemu przez rok, to oczy mi się zaświeciły. Wreszcie przestanę ogrzewać drogim gazem.
W wodzie morskiej zawartość deuteru jest na tyle duża, że da się go wydzielić. Ale to nie znaczy, że w przyszłości każdy będzie ogrzewał dom z litrowego pojemniczka na morską wodę. To jest tylko porównanie pokazujące, ile potrzebujemy dziś węgla czy gazu na ogrzanie mieszkania i jak to jest drogie. Stellarator jest ogromnym urządzeniem produkującym energię i ta energia - w ostatecznym wymiarze - będzie produkowana trochę podobnie jak dotychczas. Stellarator będzie służył do ogrzewania wody. Woda zamieni się w parę, ta para będzie poruszała turbiną, a dzięki turbinie do naszych domów popłynie prąd.

Tylko że o wiele taniej niż dziś?
Nie wierzę, że od razu znacznie taniej. Ale z czasem ta technologia, jak wszystkie nowoczesne technologie, będzie pewnie gwałtownie tanieć.

Na czym polega opolski udział w tym przedsięwzięciu?
Trzeba uczciwie powiedzieć - by nie zostać posądzonym o megalomanię - że jest dość skromny. Choć z drugiej strony, by się tam dostać, trzeba uprawiać naukę na poziomie światowym i publikować na świecie. Chcę przy tym podkreślić, że nie mówię tylko o sobie. Głównym wykonawcą i motorem tego projektu jest mój uczeń, dr Ireneusz Książek. W zespole są także dr hab. Adam Bacławski i inż. Tadeusz Kulig. Dr Książek testował nasze urządzenia na środowisku plazmowym w Joint European Torus pod Londynem.

Skromność skromnością, ale wybrano grupę z Instytutu Fizyki UO, a nie z Amsterdamu, Barcelony czy Pragi.
Zwrócono się do nas, ponieważ znamy się z ludźmi z Instytutu Fizyki Plazmowej Maxa Plancka w Greiswaldzie w północno-wschodnich Niemczech, niedaleko Szczecina, od lat osiemdziesiątych XX wieku. I oni wiedzą, czym się zajmujemy. Więc trochę pomogły prywatne kontakty, bo ludzie odpowiadający za ten fragment projektu znali mnie z czasów, gdy byłem w Niemczech na stypendium i kontraktach. Drugi powód był "polityczny". Chciano, by uczestniczyły w nim także nowe kraje Unii. To dodatkowo nam pomogło.

Czym konkretnie Opolanie się zajmują?
Po to, by takie urządzenie funkcjonowało, potrzebny jest podgląd on-line tego, co się w plazmie dzieje. Oprócz pierwiastków istotnych z punktu widzenia reakcji jądrowych: wodoru, duteru, trytu, litu, helu itd. występują też zanieczyszczenia - węgiel, azot i tlen - których się pozbyć nie można. Naszym zadaniem było zbudowanie monitora - urządzenia rejestrującego promieniowanie pochodzące od tego rozgrzanego gazu i analizowanie tych trzech pierwiastków: węgla, azotu, tlenu i jeszcze dodatkowo boru.

Co wynika dla projektu z obserwowania tych pierwiastków?
Świecąc, niosą one informacje o warunkach fizycznych, które tam panują. Na miejscu w Opolu robiliśmy testy w laboratorium, żeby to nasze urządzenie było kompaktowe i pasowało do tej ogromnej maszyny, której jest częścią. Wszystkie prace projektowe i testy zostały już wykonane.

Taki renomowany ośrodek o światowym zasięgu działa w byłej NRD, a nie w bogatej Bawarii czy Badenii-Wirtembergii?
Niemcy, by dynamizować mniej rozwinięte regiony, umieszczają w nich centra badawcze. Liczą na to, że na przestrzeni jednego pokolenia ściągnie tam trochę inteligencji i region pójdzie do przodu.

Jak dużo czasu potrzeba, by badania, którymi państwo razem z kolegami z Niemiec i innych krajów się zajmujecie, dały się zastosować do ogrzania pańskiego i mojego domu?
Stellarator, nad którym pracujemy, jest ciągle urządzeniem badawczym, jeszcze nie przemysłowym. W tej chwili w fazie budowy jest konkurencyjne urządzenie we Francji, ale i ono ma na razie charakter półbadawczy i ruszy w latach 20. naszego wieku. Kiedy byłem studentem, mówiono, że potrzeba 20 lat, by synteza termojądrowa zadziałała na skalę przemysłową, np. do ogrzewania domów. Bałbym się prorokować, że od teraz na pewno za 20 lat to się zdarzy. Obawiam się, że za mojego życia nie. Choć teoretycznie wszystko jest opracowane.

A czy jest bezpieczne? Nie wymknie się spod kontroli jak w Czarnobylu?
Czarnobyl był ludzkim błędem i głupotą. Kontrolę szybko działających urządzeń oddano - dosłownie - w ręce człowieka. W tej technologii, w jakiej będzie pracował stellarator, jakikolwiek wybuch jest wykluczony. Produktem jest hel - gaz szlachetny i bezpieczny. Żeby być uczciwym, pewnemu napromieniowaniu będą ulegać ścianki urządzenia, ale to będzie problem dopiero po jego rozbiórce.

Na koniec muszę zapytać: Czy udział w tym projekcie uczyni pana bogatym człowiekiem?
Tak, bo to jest przygoda.

Nie ten rodzaj bogactwa mam na myśli.
Pieniędzy z tego nie ma, nie licząc tych potrzebnych na aparaturę i materiały. Do kieszeni ja nie wziąłem z tych badań grosza. Moi pracownicy tak, ale to nie są duże pieniądze. To jest przede wszystkim szansa na otwarcie na świat. Uprawianie fizyki tylko we własnym laboratorium ogranicza. Więc udział w tym projekcie rzeczywiście ubogaca. Ale tylko w tym sensie.

Dołącz do nas na Facebooku!

Publikujemy najciekawsze artykuły, wydarzenia i konkursy. Jesteśmy tam gdzie nasi czytelnicy!

Polub nas na Facebooku!

Kontakt z redakcją

Byłeś świadkiem ważnego zdarzenia? Widziałeś coś interesującego? Zrobiłeś ciekawe zdjęcie lub wideo?

Napisz do nas!
Wróć na nto.pl Nowa Trybuna Opolska