Jsme opět blíže termonukleární fúzi?

Více než 60 let odolává řízená termojaderná fúze (syntéza lehkých jader) snahám po energetickém využití. Je těžké ji spustit, na druhou stranu by řízená fúze byla velmi energeticky vydatná, pokud by se konečně rozběhla a udržela se v energetickém “plusu”. Při porovnání dvou hlavních cest k tomuto cíli - stlačení a ohřevu plazmatu v magnetické komoře zvané tokamak, nebo laserové stlačení a ohřev zmrzlého terčíku s palivem - se momentálně ukazuje jako aktivnější právě “laserová” cesta. Nejvýznamnějším projektem prvního typu je ITER, mezinárodní projekt reaktoru financovaný 20 miliardy dolary, který se nedávno začal stavět ve Francii. Nejmocnějším laserem na ohřev plazmatu je dnes soustava laserů uvnitř National Ignition Facility (NIF) v kalifornském Livermoru.

Lidstvo by po průmyslovém zvládnutí tohoto procesu mohlo získat prakticky nevyčerpatelný a velmi efektivní zdroj energie, navíc na mnoho tisíc let dopředu. V zásadě jde o stejný proces, který probíhá ve velkém v nitru hvězd či našeho Slunce. Pokud by se tedy vědcům povedlo uskutečnit tento již přes 60 let starý sen, získali bychom zdroj energie minimálně milionkrát vydatnější (vztaženo k jednotce hmotnosti zpracovávaného paliva), než jaký máme k dispozici v případě jakýchkoliv chemických reakcí, ze kterých získáváme energii dnes.

MIT

Massachusettský technologický institut vydal zprávu, podle které chce tým vedený profesorem Dennisem Whytem, ředitelem tamního Centra pro fúzi a vědu o plazmatu, vyvinout během deseti let kompaktní verzi tokamaku s názvem ARC, která by produkovala asi 270 megawattů. Tento výkon by postačil na pokrytí energetických potřeb asi 100 000 lidí. Zvláštností reaktoru ARC (zkratka znamená affordable, robust, compact - tedy dostupný, robustní a kompaktní a mírně odkazuje i na film Iron Man) bude mimo jiné využití nových typů supravodičů, a to za účelem generování velmi silných magnetických polí, která budou udržovat asi na 15 milionů Kelvinů zahřáté plazma pohromadě. Právě podstatné zesílení magnetických polí umožnilo reaktor při stejném výstupním výkonu podstatně zmenšit, takže jeho rozměry nepřesáhnou zhruba 7 metrů. Další zvláštností nového reaktoru je náhrada jeho pevné ochranné obálky (blanketu) obálkou kapalnou, kterou je možné snadno průběžně vyměňovat.

Logo|foto:Český rozhlas

Tri Alpha Energy

V průmyslovém parku jižně od Los Angeles sídlí doposud skoro neznámá firma Tri Alpha Energy. Podle časopisu Science Magazine nedávno její odborníci udrželi pohromadě velmi horký oblak plazmy o teplotě asi 10 milionů Kelvinů, a to po dobu pěti milisekund, což je více, než se zatím vědcům podařilo kdekoliv jinde na světě (dosavadní rekordní délka činila 0,3 milisekund). Zařízení s názvem C-2, ve kterém bylo úspěchu dosaženo, je dlouhé 23 metrů. Uvnitř jsou proti sobě z protilehlých stran vakuového prostoru rychle posílány dva méně horké oblaky plazmy ve tvaru kroužků kouře. Kroužky se uprostřed srazí a výsledný oblak se prudce ohřeje, přičemž vznikne plazma s kýženými rekordními vlastnostmi. Výzkumníci by údajně byli schopni udržet velmi horké plazma pohromadě ještě déle, avšak jejich laboratoř disponovala pouze omezeným zdrojem energie.

Možnost udržovat a ovládat velmi horké plazma je nezbytným předpokladem spuštění vlastní termonukleární reakce v palivu. Palivem u relativně malých a jednoduchých fúzních reaktorů firmy Tri Alpha Energy bude směs vodíku a bóru, což ovšem pro spuštění reakce vyžaduje dosažení teploty zhruba 3 miliard stupňů. Směs deuteria a tritia lze sice zažehnout snadněji, avšak jejich reakce produkuje velké množství vysokoenergetických neutronů, které ničí okolní materiál. Bór je také mnohem snadněji dosažitelný prvek než tritium.

Dosavadní pokusy u reaktorů podobného typu byly mařeny především velkou turbulencí a nestabilitou v ultrahorkém plazmatu. Teprve správná konfigurace a vyladění magnetických polí, které plazma udržují pohromadě a jsou jím samým navíc buzeny, slavila úspěch a dostatečně spoutala a stabilizovala oblak plazmatu, který byl asi 3 metry dlouhý a 40 centimetrů široký. Výzkumníci firmy Tri Alpha Energy chtějí v dohledné době několika let postavit nový reaktor, ve kterém bude možno zahřát plazma na teplotu desetkrát větší, tedy na 100 milionů Kelvinů.

Zdroje: Phys.Org 1, Phys.Org 2, Science magazine 1, Science Magazine 2, Fusion Engineering and Design, Forbes, Futurism 1, Futurism 2, Yahoo 1, Yahoo 2, Kurzweil AI, iTechPost, BigThink, Richard Dawkins Foundation, TechWorm, Next Big Future, IEEE Spectrum