SME
Sobota, 23. január, 2021 | Meniny má MilošKrížovkyKrížovky

Chcú zavrieť Slnko do škatuľky

Termojadrová fúzia zostáva stále iba snom, medzinárodný tím vedcov však pracuje na tom, aby sa raz vyplnil.

Experimentalny reaktor spod francuzskeho hradu Cadarache.Experimentalny reaktor spod francuzskeho hradu Cadarache.

Atóm skrýva obrovskú energiu. Človek nemusí byť práve Einsteinom, aby to pochopil. Civilizácia zatiaľ nemá lepšiu alternatívu, pomocou ktorej by dokázala efektívne nahradiť taký výkonný, no občas aj rizikový zdroj energie, akým je štiepenie atómu v jadrových reaktoroch.

Šanca na zmenu tu však je. Črtá sa stále iba v diaľke, aj keď vedci o nej vedia vyše pol storočia. Táto šanca spočíva v prechode z jadrového štiepenia na jadrovú fúziu.

Namiesto rozbíjania spájať

Kým pri prvom procese sa pomocou reťazovej reakcie rozbíja veľmi ťažký atóm na dve či viac častí, pri druhom postupe sa naopak veľmi ľahký atóm spája s iným veľmi ľahkým atómom, napríklad vodík s vodíkom, čím vzniká atóm hélia. Takto to funguje vnútri hviezd.

Skryť Vypnúť reklamu

Pri štiepení atómu aj pri jadrovej fúzii sa uvoľňuje veľké množstvo energie, pri fúzii asi štvornásobne viac.

V prvom prípade sa používajú nedostatkové vzácne prvky, vzniká problém s uložením rádioaktívneho vyhoreného paliva a vo výnimočných prípadoch aj s udržaním reakcie v bezpečných hraniciach, ako to ukázala zemetrasením a cunami poškodená elektráreň v japonskej Fukušime.

Pri fúzii naopak možno využiť obyčajnú morskú vodu, bohatú na vodík a lítium. Napríklad lítium z jedinej batérie do notebooku spolu s vodou spolovice naplnenej vane by umožnilo vyrobiť toľko energie ako pri spálení 40 ton uhlia.

Vždy originálny Richard Feynman začiatkom 50. rokov uplynulého storočia vyrátal silu fúzie ešte inak: „Keby sa podarilo skonštruovať zariadenie na princípe termonukleárnej fúzie, mohol by sa z tečúcej vody s prietokom 12 litrov za sekundu získať rovnaký výkon ako vo všetkých elektrárňach v USA dovedna.“

Skryť Vypnúť reklamu

Pritom by prakticky odpadol problém s vyhoreným palivom; po záverečnom odstavení reaktora by zostala iba rádioaktívna oceľ z jeho plášťa.

Bez gravitácie máme problém

Základný a zatiaľ v praxi nevyriešený problém spočíva v tom, že fúzia prebieha medzi rovnakými atómami s rovnako nabitým nábojom, ktoré sa odpudzujú. Na ich spojenie treba prekonať obrovskú odpudivú elektrickú silu a priblížiť ich k sebe tak, aby prevládli príťažlivé jadrové sily.

Na to treba veľmi vysoké tlaky a teploty. Hviezdam v tom pomáha gravitácia, ktorá stlačí atómy vodíka do dokonalej gule. Tlak v jadre je preto rovnomerný a atómy nemajú kde uniknúť.

Využiť silu gravitácie na Zemi nedokážeme, musíme si preto pomôcť vyššími teplotami. Na to, aby vedci dosiahli fúziu, potrebujú vytvoriť teplotu medzi 100 až 200 miliónmi stupňov Celzia, teda ešte oveľa vyššiu, než aká vládne v strede nášho Slnka. Taká teplota roztopí všetky materiály, ktoré poznáme.

Skryť Vypnúť reklamu

Pred rokmi to komentoval francúzsky fyzik Pierre-Gilles de Gennes, nositeľ Nobelovej ceny takto: „Povedali sme, že vložíme Slnko do škatuľky. Je to pekná myšlienka. Problém spočíva v tom, že nevieme, z čoho tú škatuľku vyrobiť.“

Príliš lákavý cieľ

Cieľ dosiahnuť riadenú fúziu na Zemi a zmeniť tak celú energetiku, je príliš lákavý. Problému sa teoreticky aj prakticky už v minulosti venovali mnohí fyzici.

Jedným zo zakladateľov teoretickej fyziky plazmy bol Američan Lyman Spitzer, meno ktorého dnes nesie infračervený teleskop na obežnej dráhe Zeme. V ZSSR bol rozvoj fyziky plazmy spojený najmä s menom Igora Kurčatova.

Praktické pokusy s fúziou prebiehali pred vojnou, ale najmä po vojne v USA, vo Veľkej Británii aj v ZSSR. Pretože spočiatku išlo najmä o jej vojenské využitie (vodíkovú bombu vyvinuli v USA aj v ZSSR), robili sa väčšinou utajene.

Skryť Vypnúť reklamu

V 50. rokoch rozpracovali myšlienku sovietskeho vojaka Lavrentieva fyzici Igor Tamm a Andrej Sacharov a vznikol princíp tokamaku, čiže nádoby v tvare cievky na uchovávanie plazmy, ktorú od stien reaktora odtláča magnetické pole. Tento princíp sa zatiaľ ukazuje ako najnádejnejší (aj keď existuje aj iná cesta, pri ktorej sa používajú sústredené lasery).

O rozpracovanie princípu zdokonaleného tokamaku vo veľkom meradle sa usilujú už niekoľko rokov vedci, výskumníci a inžinieri z Európskej únie, zo Spojených štátov, z Číny, Japonska, Južnej Kórey a Indie.

Sú zapojení v ambicióznom projekte ITER (Medzinárodný termonukleárny experimentálny reaktor), ktorý sa rodil ťažko, lebo pôvodne existovalo viac návrhov na to, kde reaktor postaviť – napríklad Japonci ho chceli mať doma.

Skryť Vypnúť reklamu

Nakoniec sa však vlády dohodli, že experimentálny reaktor bude stáť pod francúzskym hradom Cadarache na juhu krajiny. Pre obrovskú technickú a technologickú náročnosť projektu sa náklady naň podľa posledných odhadov z pôvodne plánovaných 10 miliárd eur vyšplhajú na 18 miliárd.

Ani to ešte nemusí byť konečná hranica, takže niet sa ani príliš čo čudovať, že sa naň iba ťažko hľadajú peniaze. Po projekte Manhattan a Medzinárodnej vesmírnej stanici to má byť tretí najdrahší vedecký projekt v histórii.

Ako Eiffelovka

Vákuová nádoba ITER-u bude vytvorená z deviatich častí, každá s hmotnosťou okolo 500 ton. Celá nádoba sa priblíži hmotnosti Eiffelovej veže – 5-tisíc ton.

Vonkajší priemer bude asi 20 metrov a výška 15 metrov. Sústava obrovských elektromagnetov bude chladená tekutým héliom; cieľom je udržať reakciu dostatočne dlho, aby bol výkon reaktora vyšší než spotrebovaná energia.

Skryť Vypnúť reklamu

Nezabúdajme, že toto všetko je ešte iba experiment, nie elektráreň, ktorá by už mohla začať vyrábať energiu. Tá môže vzniknúť až niekedy okolo roku 2050, ak sa ukáže, že ITER nie je slepá cesta. To zatiaľ nevie nik, no za pokus to nepochybne stojí.

Ako konštatovali v knihe Fúzia – energia vesmíru fyzici Garry McCracken a P. Stott, úspešný vývoj fúznej elektrárne s jej principiálne nízkym radiačným nebezpečenstvom by bol vynikajúcim darčekom pre naše deti a našich vnukov, lebo by zabezpečil ľudstvu energiu prakticky na neobmedzený čas.

Skryť Vypnúť reklamu

Najčítanejšie na SME Tech

Skryť Vypnúť reklamu
Skryť Vypnúť reklamu
Skryť Vypnúť reklamu
Skryť Vypnúť reklamu

Hlavné správy zo Sme.sk

Odberné miesto v električkách Dopravného podniku Bratislava na Hviezdoslavovom námestí v Bratislave.

Na Slovensku prebieha plošné skríningové testovanie. PCR testy odhalili viac ako 234-tisíc nakazených koronavírusom. Pandémia Covid-19 si vyžiadala 3 965 obetí.

11 h
Larry King zomrel vo veku 87 rokov.

Začiatkom roka ho hospitalizovali s covidom.

2 h
Petra Vlhová po zjazde v Crans Montane.

Slovenka obsadila siedme miesto.

4 h
Daniel Lipšic.

Poslanci zabudli neprokurátorom umožniť, aby požiadali o previerku.

21 h

Neprehliadnite tiež

Podcast Klik.

Komentovaný prehľad technologických správ.

15 h

O biobezpečnosti a spôsoboch, akými bioinžinieri geneticky upravené bunky robia bezpečnými.

22. jan

Inzercia - Tlačové správy

  1. Investície s fixným ročným výnosom od 6 do 8,25 %
  2. Zanzibar: Čo treba vidieť v africkom raji
  3. Videobanking. Nová éra bankovania je tu
  4. Mimoriadny úspech značky Toyota na Slovensku v roku 2020
  5. Pandémia urýchlila zavádzanie nových technológií vo firmách
  6. V centre Bratislavy ako na dedine. Ako sa býva v hlavnom meste?
  7. Mozog Penty na kolenách: Aký je Hačšákov príbeh v Pente?
  8. SME.sk zaznamenalo rekordný nárast záujmu čitateľov
  9. Sedem najznámejších pyramíd v Mexiku
  10. Zima v koži atopika: aká je starostlivosť o pokožku s ekzémom?
  1. Stravné pre živnostníkov teraz najvýhodnejšie
  2. Investície s fixným ročným výnosom od 6 do 8,25 %
  3. Zanzibar: Čo treba vidieť v africkom raji
  4. Hygge ako životný štýl
  5. Vynašli sme sa aj v čase korony. 3D showroom očaril klientov.
  6. Videobanking. Nová éra bankovania je tu
  7. Prokrastinujete? 5 overených tipov, ako nestratiť radosť z práce
  8. Mimoriadny úspech značky Toyota na Slovensku v roku 2020
  9. Pandémia urýchlila zavádzanie nových technológií vo firmách
  10. Pandémia presúva zákazníkov do online priestoru
  1. Mozog Penty na kolenách: Aký je Hačšákov príbeh v Pente? 38 061
  2. V centre Bratislavy ako na dedine. Ako sa býva v hlavnom meste? 36 547
  3. Sedem najznámejších pyramíd v Mexiku 10 895
  4. 10 vecí, pre ktoré sa oplatí navštíviť Dominikánsku republiku 9 242
  5. SME.sk zaznamenalo rekordný nárast záujmu čitateľov 8 993
  6. Zanzibar: Čo treba vidieť v africkom raji 8 636
  7. Wellness trendy, rozhovory a rady pre lepšie zdravie 7 325
  8. Produkujeme viac odpadu, kompostujeme len tretinu 6 935
  9. Ohlúpli sme počas Covid roka? 6 726
  10. Ekologická móda? Slovenská firma dokazuje, že to ide 6 625