Nová konstrukce reaktoru pro jadernou fúzi může být průlomem pro výrobu energie, jakou používá slunce

Foto: C. Zhu/PPPL

Příslib jaderné fúze je vzrušující: Využitím stejného atomového procesu, který pohání naše Slunce, možná jednou budeme schopni generovat prakticky neomezené množství čisté energie, uvádí server freethink.com.

Ale zatímco fúzní reaktory existují od 50. let 20. století, vědci nebyli schopni vytvořit návrhy, které by dokázaly vyrábět energii udržitelným způsobem. V cestě jaderné fúzi stojí politika, nedostatek financí,  obavy o zdroj energie a potenciálně nepřekonatelné technologické problémy, abychom jmenovali alespoň některé překážky. Dnes jsou reaktory pro jadernou fúzi, které máme, uvízlé ve fázi prototypu.

Fúzní reaktory generují elektřinu rozbitím nebo fúzí dvou atomových jader za vzniku jednoho nebo více těžších jader. Tento proces může uvolnit obrovské množství energie. Ale dosáhnout fúze je obtížné. Vyžaduje to zahřátí vodíkového plazmatu na  více než 100 000 000 °C , dokud se vodíková jádra nespojí a nevytvoří energii. Není překvapením, že s touto super-žhavou plazmou se těžko pracuje a může poškodit a rozleptat drahý hardware reaktoru.

Stellarátory jsou zařízení, která používají externí magnety k ovládání a rovnoměrné distribuci horké plazmy „kroucením“ jejího toku specifickým způsobem. Za tímto účelem jsou stelarátory vybaveny komplexní řadou elektromagnetických cívek, které v zařízení vytvářejí optimální magnetické pole.

„Zkroucené cívky jsou nejdražší a nejkomplikovanější částí stelarátoru a musí být vyrobeny s velmi vysokou přesností ve velmi komplikované formě,“ řekl fyzik Per Helander, vedoucí oddělení teorie stelarátorů v Max Planck a hlavní autor nového článku, řekl Princeton Plasma Physics Laboratory News.

Nový design nabízí jednodušší přístup tím, že místo toho používá permanentní magnety, jejichž magnetické pole je generováno vnitřní strukturou samotného materiálu. Jak je popsáno v článku publikovaném Nature , Zarnstorff si uvědomil, že neodymovo-borové permanentní magnety, které se chovají jako magnety ledničky, jen silnější, se staly dostatečně silnými, aby potenciálně pomáhaly ovládat plazmu ve stelarátorech.

„Koncepční návrh jeho týmu kombinuje jednodušší prstencové supravodivé cívky s magnety ve tvaru palačinky připevněnými vně vakuové nádoby plazmatu,“ píše se v článku publikovaném v Nature . „Stejně jako magnety na ledničku – které se drží pouze na jedné straně – by vytvořily své magnetické pole hlavně uvnitř nádoby.“

Teoreticky by použití permanentních magnetů na stelarátorech bylo jednodušší a dostupnější a uvolnilo by to cenný prostor na zařízeních. Ale výzkumníci zaznamenali několik nedostatků, jako je „omezení intenzity pole, neladitelnost a možnost demagnetizace“.

V každém případě komerční jaderná fúzní energie nebude v dohledné době dostupná, pokud vůbec. Ale kromě nové myšlenky designu stelarátoru došlo v posledních letech k několika zajímavým změnám. Jedním z nejpozoruhodnějších příkladů je Mezinárodní termonukleární experimentální reaktor (ITER).

ITER loni oznámil, že doufá, že do roku 2025 dokončí stavbu největšího tokamakového jaderného fúzního reaktoru na světě. Cílem projektu je dokázat, že komerční jaderná fúze je možná tím, že prokáže, že reaktor dokáže vyrobit více energie, než spotřebuje. Ale i když bude experiment ITER úspěšný, bude pravděpodobně  trvat nejméně do roku 2050,  než bude elektrárna na jadernou fúzi uvedena do provozu.

Dosažení udržitelné energie z jaderné fúze na Zemi zůstává „velkou vědeckou výzvou “ s nejistou budoucností. A co víc, někteří vědci se ptají, zda je zdroj energie skutečně tak čistý, dostupný a bezpečný, jak mnozí tvrdí, že by byl. Ale nové poznatky o konstrukci jaderných fúzních reaktorů, jako je ten popsaný v novém dokumentu, by mohly pomoci urychlit proces vývoje toho, co by se jednoho dne mohlo stát  primárním zdrojem energie pro postuhlíkovou společnost.

Zdroj: freethink.com