Ilustračná foto: Profimedia

Opäť ďalší významný krok v jadrovej fúzii.

Kým mnohí z nás koncom roka 2021 plánovali, ako strávia posledný deň v roku, čínski jadroví inžinieri mali hlavy niekde inde. Pracovali na pokuse, ktorý opäť posúva celosvetovú snahu o docielenie čistej, lacnej a nevyčerpateľnej energie bližšie k realite. V ich experimentálnom fúznom reaktore sa im podarilo udržať plazmu stabilnú viac ako 1 000 sekúnd pri teplote 70 miliónov °C.

1 056 sekúnd

Experiment sa odohral na známom experimentálnom supravodivom tokamaku (EAST) v Hefei Institute of Physical Science, ktorý patrí Čínskej akadémii vied.

EAST je reaktor typu tokamak. Jeho cieľom je dosiahnuť stabilnú jadrovú fúziu. Existujú dva hlavné koncepty reaktorov využívajúcich jadrovú fúziu. Prvým je tokamak a druhým je stelarátor. Obidva koncepty sa snažia udržať horúcu plazmu pod kontrolou trochu iným spôsobom.

Ako informuje portál New Atlas, 30. decembra 2021 sa čínskemu EAST podarilo udržať plazmu stabilnú pri teplote 70 miliónov stupňov Celzia po dobu 1 056 sekúnd.

Udržanie horúcej plazmy teoreticky nekonečne dlhý čas je totiž kľúčové, aby bolo možné pomocou takýchto reaktorov vyrábať využiteľnú energiu. A k tomu má experimentálny fúzny reaktor EAST už pomerne blízko.

Plazma v tokamaku MAST v Culham, Oxfordshire, Spojené kráľovstvo. Foto: Culham Centre for Fusion Energy. / CC BY-SA

Energia budúcnosti

Jadrová fúzia nastáva, keď sa zlúčia jadrá ľahkých chemických prvkov a vznikajú ťažšie. Pri tom sa uvoľňuje aj veľké množstvo energie. Tento proces je vo vesmíre dobre známy a odohráva sa vo hviezdach, príkladom je aj naše Slnko.

Aby však k fúzii mohlo dôjsť, je potrebná vysoká teplota a tlak. Keďže taký obrovský tlak, aký je v strede hviezd, je dosiahnuť na Zemi nemožné, je potrebné ho kompenzovať vysokou teplotou.

Plynný vodík, resp. jeho izotop – deutérium, sa pôsobením vysokej teploty stáva horúcou plazmou a tá je udržiavaná v reaktore silným magnetickým poľom, aby neroztavila jeho steny.

Vnútro tokamaku. Foto: Public Domain Pictures

Udržiavať plazmu stabilnú je ale mimoriadne zložité, no jej udržanie po dobu 17 minút a 36 sekúnd je momentálny rekord. Ďalšou výzvou je, aby samotná fúzia nespotrebúvala viac energie, ako vyprodukuje. To sa zatiaľ v tokamaku EAST nepodarilo, no tento problém sa podaril len nedávno zvládnuť americkým vedcom z laboratórií NIF pomocou vysoko energetických laserov, ktoré bombardovali malú kapsulu s izotopmi vodíka – s deutériom a tríciom.

Jednoznačnou výhodou fúzie je to, že neprodukuje rádioaktívny odpad (alebo len minimálne množstvo) a tiež zásoby vodíka na Zemi sú z praktického pohľadu v podstate nevyčerpateľné.

Veľkou otázkou je aj bezpečnosť, aj keď fyzici tvrdia, že fúzne reaktory sú bezpečnejšie, ako tie klasické štiepne. Palivo je totiž do systému dodávané postupne a hneď sa spotrebúva a funguje to teda opačne ako v štiepnych reaktoroch, v ktorých je palivo v reaktore zavedené a postupne sa míňa.

Projekt ITER

Dosiahnutie udržateľnej fúzie je však mimoriadne náročný a zložitý proces. Veľká nádej sa ale vkladá do medzinárodného projektu ITER, ktorý vzniká vo Francúzsku. Po dobudovaní to bude najväčší experimentálny fúzny reaktor a mal by dokázať udržiavať plazmu stabilnú dlhšiu dobu a tiež produkovať viac energie, ako sa do systému použije. Celkové náklady na projekt ITER sa odhadujú na úroveň 22,5 miliardy dolárov.

Foto: ITER

Vedci veria, že projekt ITER im odhalí všetky tajomstvá fúznej energie, dokážu ju ovládnuť a ITER sa stane základom pre výstavbu prvej fúznej elektrárne na svete. Následná výstavba ďalších fúznych elektrární by potom zabezpečila svetu lacný, čistý, bezpečný a v podstate nevyčerpateľný zdroj energie.

4
Uložiť článok
Komentovať