Chcú stvoriť Slnko na Zemi. Viaceré tímy na svete sa neustále snažia vytvoriť fúzne reaktory, ktoré atómy namiesto štiepenia spájajú.
Jeden fyzikálny vtip hovorí, že už sedemdesiat rokov sme od jadrovej fúzie vzdialení na tridsať rokov.
Veľké prelomy sa v tejto oblasti často rátajú na sekundy.
Vedcom pracujúcim na testovacom fúznom reaktore WEST vo Francúzsku sa tentoraz podaril nový rekord. Superhorúcu plazmu udržali počas šiestich minút.
O úspechu informovali vedci z Plazmového fyzikálneho laboratória Princetonskej univerzity, ktorí na pokuse spolupracujú.
Dozviete sa:
- čo sa podarilo zariadeniu WEST vo Francúzsku,
- ktorý materiál sa ukazuje ako sľubný pre fúzne reaktory,
- aké rekordy zaznamenali iné vedecké tímy.
Horúca plazma
Naše Slnko a iné aktívne hviezdy poháňajú fúzne reakcie. Dochádza k nim, keď sa spájajú jadrá ľahších prvkov do jadier ťažších prvkov, popri čom sa uvoľňuje energia.
Fúzne reakcie sú lákavé, pretože sú omnoho výkonnejšie ako spaľovanie fosílnych palív. Navyše priamo pri tvorbe energie neuvoľňujú oxid uhličitý.
Ich skrotenie je však problematické najmä pre horúcu plazmu, ktorá vzniká pri reakcii. Pre vysokú teplotu nemôže prísť do styku so žiadnym tuhým materiálom, pri pokusoch sa preto vedecké tímy spoliehajú na vákuum a magnetické pole.
Na takomto princípe fungujú zariadenia tokamak, ktorým je aj zariadenie WEST vo Francúzsku.
WEST má mnoho spoločného s projektom ITER, čo je experimentálny fúzny reaktor vo výstavbe neďaleko mesta Aix-en-Provence. Na projekte ITER sa zúčastňuje aj Slovensko. Keď ho dokončia, bude najväčším tokamakom na svete.
Vedci hlásia čistý energetický zisk. Čo prelomové sa podarilo výskumníkom jadrovej fúzie? Čítajte Stena ako špongia
Cieľom projektov ako WEST je ukázať, ako by mohli fungovať budúce reaktory.
Experimentálny tokamak WEST pri novom pokuse dokázal udržať plazmu s teplotou 50 miliónov stupňov Celzia počas šiestich minút. Na spustenie reakcie využili 1,15 gigajoulu elektriny, no nedokázali jej vytvoriť viac, čo je ďalší častý problém súčasných fúznych experimentov.
Reakcia však vytvorila o pätnásť percent viac energie ako pri posledných pokusoch.
Úlohou WEST-u je tiež testovať materiály, ktoré sú najvhodnejšie pre výstavbu komôr na udržiavanie plazmy.
Steny experimentálneho tokamaku boli vytvorené najskôr z uhlíka. Hoci sa s ním inžinierskemu tímu dobre pracovalo, vstrebával trícium, ktoré poháňa fúznu reakciu.
„Predstavte si, že máte stenu, ktorá nie je len stenou, ale je aj akoby špongiou. Špongiou, ktorá vstrebáva vaše palivo,“ povedal pre Business Insider Luis Delgado-Aparicio z Plazmového fyzikálneho laboratória Princetonskej univerzity.
Od roku 2012 preto začali testovať iný materiál. Steny tokamaku vytvorili z volfrámu, ktorý bude aj súčasťou ITER-u. Jeho výhodou je, že nevstrebáva trícium. Nevýhodou zas je, že sa môže roztaviť a vmiešať sa do plazmy, čím ju ochladí.
Pokusy s tokamakom WEST by mali pomôcť zistiť, ako môžu budúce reaktory využívať volfrám tak, aby sa čo najviac znížil jeho nežiaduci účinok.
Mačiatko a lev
Volfrám vo svojom zariadení využívajú aj Kórejčania v tokamaku KSTAR. V tomto roku taktiež hlásili rekordný úspech. Na začiatku apríla oznámili, že sa im podarilo udržať plazmu s teplotou 100 miliónov stupňov počas 48 sekúnd.
Tento rekord sa podaril po tom, ako minulý rok Kórejčania upravili steny tokamaku tak, že obsahujú volfrám.
„Prostredie s volfrámovou stenou je oveľa náročnejšie ako prostredie s uhlíkom,“ povedal pre Gizmodo Delgado-Aparicio. „Je to taký rozdiel, ako medzi tým, keby ste sa snažili doma chytiť mačiatko, a pokusom pohladkať najdivšieho leva.“
Hoci vtip o tom, že jadrová fúzia je vzdialená tridsať rokov, zrejme stále platí, v poslednom období výskum v tejto oblasti zaznamenal viacero úspechov.
Najvýznamnejší prišiel v roku 2022, keď tím z NIF (National Ignition Facility) dokázal prvý raz pri jadrovej fúzii vytvoriť viac energie, ako do nej vložil.
Aby sa však podobné výsledky dali využiť pri stavbe reálnej elektrárne, bude treba postupy zjednodušiť a najmä zlacniť.
