Czy fuzja dała już więcej energii, niż zużyła?

Trzy sposoby liczenia

Zamieszanie bierze się stąd, że „więcej energii na wyjściu niż na wejściu” można mierzyć na trzech różnych granicach.

• Przy paliwie. Ile energii z fuzji powstaje w porównaniu z energią grzania, która rzeczywiście dociera do plazmy albo do tarczy z paliwem. W fuzji magnetycznej ten stosunek oznacza się literą Q.
• Przy instalacji. Ile energii z fuzji powstaje w porównaniu z całym prądem, który pobiera maszyna – na lasery lub układy grzania, magnesy, chłodzenie, pompy i sterowanie.
• Jako prąd. Czy elektrownia zamienia energię z fuzji na elektryczność i oddaje do sieci więcej, niż z niej bierze. Żadne urządzenie fuzyjne dziś tego nie robi i żadnego z opisanych tu eksperymentów nie zbudowano w tym celu.

Każdy rekord z wiadomości należy do jednego z tych poziomów. Większość – do pierwszego.

Rekord laserowy: zapłon w tarczy

National Ignition Facility w Lawrence Livermore National Laboratory ściska potężnymi laserami małą kapsułkę z deuterem i trytem, aż zajdzie fuzja. To fuzja inercyjna – inna droga niż uwięzienie magnetyczne stosowane w tokamakach. W eksperymencie z 5 grudnia 2022 r. lasery dostarczyły do tarczy 2,05 megadżula, a reakcje fuzji uwolniły 3,15 megadżula – zysk w tarczy wyniósł około 1,5. Livermore zaznacza, że uzyskanie z fuzji więcej energii, niż lasery dostarczyły do tarczy, to definicja zapłonu, której użyła Narodowa Akademia Nauk USA w przeglądzie NIF z 1997 r.

Wynik powtórzono i poprawiono. W 2023 r. Livermore opisało kolejne strzały z zapłonem, m.in. 3,88 megadżula 30 lipca. W lutym 2024 r. padł rekord 5,2 megadżula, a 7 kwietnia 2025 r. eksperyment dał 8,6 megadżula przy 2,08 megadżula energii laserów – zysk w tarczy 4,13 (stan na 3 listopada 2026 r.).

Ci sami badacze jasno mówią o ograniczeniach. Zysk w tarczy większy od jedności – piszą – „nie oznacza zysku energii netto z praktycznego punktu widzenia energetyki fuzyjnej”, bo instalacja laserowa NIF zużywa zwykle 100 razy więcej energii, niż lasery dostarczają do tarczy. NIF nie był optymalizowany pod kątem zysku energii; to urządzenie naukowe.

Fuzja magnetyczna: wciąż poniżej jedności

W tokamakach i stellaratorach paliwo grzeje się mikrofalami, wiązkami cząstek i prądem elektrycznym, a Q porównuje moc fuzji z tą mocą grzania. Według ITER światowy rekord mocy fuzji w urządzeniu z uwięzieniem magnetycznym wciąż należy do europejskiego tokamaka JET: w 1997 r. uzyskał 16 megawatów mocy fuzji przy 24 megawatach grzania, czyli Q = 0,67.

Żaden eksperyment z uwięzieniem magnetycznym nie osiągnął jeszcze Q = 1. ITER, budowany na południu Francji, ma jako pierwszy uzyskać zysk energii netto w plazmie, a dalej – dziesięciokrotny zwrot: 500 megawatów mocy fuzji z 50 megawatów mocy grzania. Nawet wtedy ITER wprost zaznacza, że nie będzie zamieniał wytworzonego ciepła na prąd. Jego program badań zaczyna się od plazmy wodorowej i deuterowej; cel Q = 10 dotyczy późniejszej fazy z deuterem i trytem.

Rekordy energii, które nie są rekordami zysku

Niektóre rekordy mierzą coś zupełnie innego i łatwo je źle odczytać.

W ostatnich eksperymentach z deuterem i trytem JET uwolnił 69 megadżuli energii z fuzji w impulsie trwającym około pięciu sekund, zużywając zaledwie 0,2 miligrama paliwa; rząd brytyjski ogłosił wynik 8 lutego 2024 r., gdy JET zakończył już działalność naukową (pod koniec grudnia 2023 r.). To rekord całkowitej ilości energii z fuzji, który pokazał, że dużą moc fuzji da się utrzymać przez kilka sekund. Nie znaczy to, że JET dał więcej energii, niż mu dostarczono: jego najlepszym stosunkiem pozostaje 0,67 z 1997 r. Liczby nieco różnią się między źródłami – holenderski instytut DIFFER, partner EUROfusion, podaje 69,26 megadżula i 0,21 miligrama.

Stellarator Wendelstein 7-X ogłosił w 2025 r. obrót energii 1,8 gigadżula. IPP definiuje go jako dostarczoną moc grzania pomnożoną przez czas trwania plazmy – to energia włożona, a nie energia z fuzji. Rekord pokazuje, że maszyna potrafi długo utrzymać gorącą plazmę, tu przez 360 sekund, co jest innym, także koniecznym krokiem (zob. Tokamak czy stellarator: czym się różnią?).

Gdzie w tym miejsce dla maszyn takich jak TCV

Większość eksperymentów fuzyjnych w ogóle nie bije rekordów zysku. Średnie tokamaki, takie jak TCV w Lozannie, sprawdzają, jak kształtować, kontrolować i chłodzić plazmę – to pytania, na które trzeba odpowiedzieć, zanim maszyna w rodzaju ITER zadziała zgodnie z planem. EUROfusion pisze, że uzupełniają i potwierdzają wyniki większych maszyn oraz poszerzają bazę danych doświadczalnych. Najbardziej znane wyniki TCV, takie jak nowe kształty plazmy i sterowanie przez sztuczną inteligencję, opisujemy na stronie Tokamak TCV.

Sam ITER zaznacza, że kosztu prądu z fuzji nie da się jeszcze oszacować. Argumenty za tym, by w ogóle badać fuzję, zebraliśmy na stronie Jak działa tokamak.

Jak czytać kolejny nagłówek

Gdy pojawi się nowy rekord fuzji, trzy pytania szybko porządkują sprawę. Jaką energię porównano z jaką – wynik fuzji z grzaniem, które dotarło do paliwa, czy z wszystkim, co zużyła instalacja? Czy chodzi o fuzję magnetyczną (Q), czy laserową (zysk w tarczy)? I czy to rekord zysku, całkowitej energii, czy czasu trwania? Odpowiedzi rzadko odbierają wynikowi wagę, ale pokazują, jak daleko mu do elektrowni.

W tych pracach uczestniczą też polskie laboratoria, m.in. przy JET i TCV: zob. Jak Polska uczestniczy w europejskich badaniach nad fuzją?