fúze | Svět2000

Vědci nyní objevili světelné částice známé jako fotony, které by mohly pomoci při hledání energie z fúze.

Povaha světla může pomoci při hledání dokonalé elektřiny při fúzi

17. 9. 2024 Iveta Mauci 3 min read 204 Zobrazení ekologie, elektřina, energie, fotony, fúze, fyzika, světlo, tokamak

Vědci nyní objevili světelné částice známé jako fotony, které by mohly pomoci při hledání energie z fúze. Světlo prostupuje náš svět doslova i obrazně. Zahání tmu, přenáší telekomunikační signály mezi kontinenty a zviditelňuje neviditelné. Od vzdálených galaxií po nejmenší bakterie.

Provedením řady matematických výpočtů vědci zjistili, že jedna ze základních vlastností fotonu je topologická, což znamená, že se nemění, ani když se foton pohybuje různými materiály a prostředími.

Touto vlastností je polarizace, směr doleva nebo doprava, kterým se elektrická pole pohybují kolem fotonu. Kvůli základním fyzikálním zákonům pomáhá polarizace fotonu určit směr, kterým se foton pohybuje a omezuje jeho pohyb. Proto se paprsek světla tvořený pouze fotony s jedním typem polarizace nemůže šířit do každé části daného prostoru.

Protože se vědci po celém světě snaží využít proces fúze k výrobě ekologické elektřiny, pomáhá světlo také s ohřevem plazmy v zařízeních tvaru prstence, známých jako tokamaky.

Zjednodušení složitého problému

I když vědci studovali jednotlivé fotony, dělali to jako způsob, jak vyřešit větší a obtížnější problém, jak využít paprsky intenzivního světla k vybuzení dlouhotrvajících poruch v plazmatu, které by mohly pomoci udržet vysoké teploty potřebné pro fúzi.

Tyto vlny, známé jako topologické vlny, se v tokomaku vyskytují často na hranici dvou různých oblastí, jako je plazma a vakuum na jejich vnějším okraji. Nejsou nijak zvlášť exotické. V zemské atmosféře se vyskytují přirozeně. Bohužel pomáhají produkovat El Niño, když shromažďují teplé vody v Tichém oceánu, které ovlivňuje počasí v Severní a Jižní Americe.

Aby vědci vytvořili tyto vlny v plazmě, musí mít o světle lepší znalosti. Konkrétně o stejném druhu vysokofrekvenčních vln používaných v mikrovlnných troubách, které fyzici k ohřevu plazmy již používají.

Rotující pohyb

Kromě zjištění, že polarizace fotonu je topologická, vědci zjistili, že rotující pohyb fotonů nelze rozdělit na vnitřní a vnější složky. Představte si Zemi. Ta se otáčí kolem své osy. Vytváří den a noc, obíhá kolem Slunce a vytváří roční období. Tyto dva typy pohybu se obvykle navzájem neovlivňují.

Například rotace Země kolem její osy nezávisí na její rotaci kolem Slunce. Ve skutečnosti lze tímto způsobem oddělit otáčivý pohyb všech hmotných objektů.

Umělecké pojetí fotonů, částic, které tvoří světlo, rozrušující plazmu.

Fotony

Vědci si už ale nebyli tak jisti částicemi, jako jsou fotony, které nemají hmotnost.

„Přesnější porozumění základní povaze fotonů by mohlo vést k tomu, že vědci navrhnou lepší světelné paprsky pro ohřev a měření plazmatu,“ řekl Hong Qin, hlavní výzkumný fyzik z PPPL amerického ministerstva energetiky (DOE) a spoluautor článku, který uvádí výsledky v Physical Review D.

Většina experimentátorů předpokládá, že moment hybnosti světla lze rozdělit na spin a orbitální moment hybnosti. Mezi teoretiky se však vedla dlouhá debata o správném způsobu, jak toto dělení provést, nebo zda je vůbec možné toto dělení provést. Naše práce pomáhá urovnat tuto debatu a ukazuje, že moment hybnosti fotonů nelze rozdělit na spinové a orbitální složky, řekl Erik Palmerduca

Všechny tyto poznatky o fotonech dávají výzkumníkům jasnější obrázek o tom, jak se světlo chová. S větším pochopením světelných paprsků doufají, že přijdou na to, jak vytvořit topologické vlny, které by mohly být užitečné pro výzkum fúze.

Poznatky pro teoretickou fyziku

Palmerduca poznamenává, že nálezy fotonů demonstrují sílu PPPL v teoretické fyzice. Zjištění se vztahují k matematickému výsledku známému jako Věta o vlasech.

„Věta říká, že pokud máte kouli pokrytou vlasy, nemůžete si je všechny rozčesat naplocho, aniž byste vytvořili kouli. Fyzici si mysleli, že to znamená, že nemůžete mít světelný zdroj, který vysílá fotony ve všech směrech současně,“ řekl Palmerduca. On a Qin však zjistili, že to není správné, protože teorém nebere v úvahu, matematicky, že fotonová elektrická pole se mohou otáčet.

Zdroj: PPPL, EurekAlert, Energy.gov, Physical Review D

Výzkumníci úspěšně simulovali novou metodu řízení fúzního plazmatu vytvořením ostrova

17. 4. 2024 Iveta Mauci 0 komentářů 4 min read 303 Zobrazení DOE, ECCD, fúze, jaderný reaktor, Laboratoř fyziky plazmatu v Princetonu, magnetické pole, mikrovlny, PPPL, simulace, tokamak

Fyzika Technologie TOP 10

*UMĚLECKÉ ZTVÁRNĚNÍ MAGNETICKÝCH OSTROVŮ*.

Ve svém pokračujícím úsilí vyvinout řadu metod pro řízení plazmy, aby ji bylo možné použít k výrobě elektřiny v procesu známém jako fúze, výzkumníci z Laboratoř fyziky plazmatu v Princetonu (PPPL) amerického ministerstva energetiky (DOE) ukázali, jak lze dvě staré metody zkombinovat a poskytnout tak větší flexibilitu.

Zatímco tyto dvě metody, známé jako elektronový cyklotronový proudový pohon (ECCD) a aplikace rezonančních magnetických perturbací (RMP), byly již dlouho studovány, je to poprvé, kdy výzkumníci simulovali, jak je lze použít společně k dosažení lepší kontroly plazmatu.

„Je to trochu nový nápad,“ řekl Qiming Hu, výzkumný fyzik ve společnosti PPPL a hlavní autor nového článku publikovaného v Nuclear Fusion o práci, která byla také experimentálně prokázána. „Kompletní možnosti se stále zjišťují, ale náš dokument odvádí skvělou práci při prohlubování našeho chápání potenciálních výhod.“

Vědci doufají, že nakonec budou fúzi využívat k výrobě elektřiny. Nejprve budou muset překonat několik překážek, včetně zdokonalení metod pro minimalizaci výbuchů částic z plazmatu, které jsou známé jako okrajové lokalizované módy (ELMs).

„Tyto výbuchy pravidelně uvolňují trochu tlaku, protože je ho příliš mnoho. Ale tyto výbuchy mohou být nebezpečné,“ řekl Hu, který pracuje pro PPPL v DIII-D National Fusion Facility, uživatelském zařízení DOE hostovaném společností General Atomics. DIII-D je tokamak, zařízení, které využívá magnetické pole k omezení fúzního plazmatu do tvaru koblihy. ELM mohou ukončit fúzní reakci a dokonce poškodit tokamak, takže výzkumníci vyvinuli mnoho způsobů, jak se jim vyhnout.

„Nejlepší způsob, jak se jim vyhnout, je použít rezonanční magnetické perturbace neboli RMP, které generují další magnetická pole,“ řekl hlavní výzkumný fyzik PPPL Alessandro Bortolon, který byl jedním ze spoluautorů článku.

Magnetická pole vytvářejí ostrůvky, mikrovlny je upravují

Magnetická pole, která původně působí v tokamaku, se obtáčejí kolem plazmatu ve tvaru torusu, a to jak na dlouhou stranu, kolem vnějšího okraje, tak na krátkou stranu, od vnějšího okraje a středovým otvorem. Dodatečná magnetická pole vytvořená RMP putují plazmatem a proplétají se dovnitř a ven jako kanalizační steh. Tato pole vytvářejí v plazmatu oválná nebo kruhová magnetická pole nazývaná magnetické ostrovy.

"Normálně jsou ostrovy v plazmě opravdu, opravdu špatné." Pokud jsou ostrovy příliš velké, může to narušit samotná plazma.“

Vědci však již z experimentů věděli, že za určitých podmínek mohou být ostrovy prospěšné. Nejtěžší je generovat dostatečně velké RMP na vytvoření ostrovů. Zde přichází na řadu ECCD, což je v podstatě injekce mikrovlnného paprsku. Výzkumníci zjistili, že přidání ECCD na okraj plazmy snižuje množství proudu potřebného k vytvoření RMP nezbytných k vytvoření ostrovů.

Injekce mikrovlnného paprsku také umožnila výzkumníkům zdokonalit velikost ostrůvků pro maximální stabilitu okraje plazmatu. Metaforicky, RMP fungují jako jednoduchý světelný spínač, který zapíná ostrůvky, zatímco ECCD funguje jako další stmívač, který umožňuje výzkumníkům upravit ostrůvky na ideální velikost pro zvládnutelnou plazmu.

„Naše simulace zpřesňuje naše chápání interakcí ve hře,“ řekl Hu. „Když bylo ECCD přidáno ve stejném směru jako proud v plazmě, šířka ostrova se zmenšila a tlak na podstavci se zvýšil. Aplikace ECCD v opačném směru přinesla opačné výsledky, se zvětšováním šířky ostrůvku a poklesem tlaku na podstavci nebo usnadněním otevírání ostrůvku.

ECCD na okraji, místo jádra

Výzkum je také pozoruhodný, protože ECCD byl přidán na okraj plazmy místo jádra, kde se obvykle používá.

„Obvykle si lidé myslí, že aplikace lokalizovaného ECCD na okraji plazmy je riskantní, protože mikrovlny mohou poškodit součásti uvnitř nádoby,“ řekl Hu. „Ukázali jsme, že je to proveditelné, a prokázali jsme flexibilitu tohoto přístupu. To by mohlo otevřít nové cesty pro navrhování budoucích zařízení.“

Snížením množství proudu potřebného k vytvoření RMP by tato simulační práce mohla v konečném důsledku vést ke snížení nákladů na výrobu energie z jaderné syntézy v komerčních zařízeních pro jadernou syntézu budoucnosti.

PPPL ovládá umění používat plazmu, čtvrté skupenství hmoty, k řešení některých z nejnáročnějších světových vědeckých a technologických výzev. Náš výzkum zasazený do areálu Forrestal Princetonské univerzity v Plainsboro, New Jersey, podněcuje inovace v řadě aplikací včetně energie z jaderné syntézy, výroby v nanoměřítku, kvantových materiálů a zařízení a vědy o udržitelnosti. Univerzita spravuje laboratoř pro Úřad vědy amerického ministerstva energetiky, který je největším zastáncem základního výzkumu ve fyzikálních vědách v zemi.

Článek byl upraven z tiskové zprávy AAAS, vědecká studie byla publikovaná v časopise Jaderná fůze s volným přístupem.

Američtí vědci podruhé dosáhli čistého zisku energie při jaderné fúzi

9. 8. 2023 Katerina Karaskova 0 komentářů 2 min read 478 Zobrazení čistý zisk energie, fosilní paliva, fúze, jaderná fúze, Lawrence Livermore National Laboratory, USA

Nové Technologie TOP 10 Zajímavosti

Laserové zařízení pro výzkum inerciální fúze, které se nachází v Lawrence Livermore National Laboratory. Lawrence Livermore National Laboratory/Reuters

Americkým vědcům z laserového centra v kalifornském státním vědeckém ústavu Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) se opět podařilo při jaderné fúzi získat více energie, než kolik energie laseru bylo použito k jejímu pohonu, cituje The Guardian.

Američtí vědci podruhé od historického průlomu v prosinci loňského roku dosáhli čistého zisku energie při jaderné fúze při hledání téměř neomezeného, bezpečného a čistého zdroje energie.

Vědci z kalifornské Lawrence Livermore National Laboratory zopakovali 30. července průlomový experiment v zařízení NIF (National Ignition Facility), který přinesl vyšší energetický zisk než v prosinci, uvedl mluvčí Lawrence Livermore. Konečné výsledky se stále analyzují, dodal mluvčí.

Při jaderné fúzi dochází ke slučování lehkých prvků, jako je vodík, za vzniku těžších prvků, přičemž se uvolňuje obrovské množství energie. Tento postup, který je zdrojem tepla a světla Slunce a dalších hvězd, má obrovský potenciál jako udržitelný nízkouhlíkový zdroj energie.

V prosinci vědecký ústav Lawrence Livermore poprvé dosáhl čistého zisku energie při experimentu s fúzí pomocí laserů. Tento experiment krátce dosáhl tzv. zapálení fúze, když vygeneroval 3,15 megajoulů energie poté, co laser dodal 2,05 megajoulů, uvedlo ministerstvo energetiky. Jinými slovy, při fúzi bylo vyrobeno více energie, než kolik energie laseru bylo použito k jejímu pohonu.

Americké ministerstvo energetiky to označilo za „významný vědecký průlom, který se připravuje desítky let a který připraví půdu pro pokrok v národní obraně a budoucnost čisté energie“.

Energie z jaderné fúze přináší vyhlídky na dostatek čisté energie. Při reakcích se neuvolňují žádné skleníkové plyny ani vedlejší radioaktivní odpady. Jeden kilogram fúzního paliva, které se skládá z těžkých forem vodíku zvaných deuterium a tritium, poskytuje tolik energie jako 10 milionů kilogramů fosilních paliv. Trvalo však 70 let, než se k tomuto bodu dospělo.

Vědci varovali, že tato technologie ještě zdaleka není připravena k tomu, aby se z ní staly životaschopné elektrárny a že nevyřeší klimatickou krizi, ale přivítali nejnovější průlomy jako důkaz, že sílu hvězd lze využít i na Zemi.

USA dosáhly rekordu v oblasti laserové fúze: co to znamená pro výzkum jaderných zbraní

22. 7. 2022 Adam Walko 7 min read 397 Zobrazení fúze, termonukleární reakce, termonukleární zbraně, USA

Technologie TOP 10

US NIF, zobrazená cílová komora má velikost tří amerických fotbalových hřišť.

Vědci doufají, že nedávný úspěch Národního zapalovacího zařízení přispěje k pochopení termonukleárních reakcí

Vědci z vlajkového laserového zařízení amerického ministerstva energetiky překonali na začátku tohoto měsíce svůj vlastní rekord tím, že během zlomku sekundy vyrobili více než 10 kvadrilionů wattů energie z jaderné syntézy, což je zhruba 700krát více, než je výrobní kapacita celé americké elektrické sítě v kterýkoli daný okamžik, napsal server Nature.

Zprávy o průlomu oživily naděje, že dlouhodobě neklidný National Ignition Facility (NIF) by mohl ještě dosáhnout svého cíle produkovat více energie, než spotřebuje při trvalé fúzní reakci.

Zařízení v hodnotě 3,5 miliardy USD, umístěné v Lawrence Livermore National Laboratory v Kalifornii, nebylo navrženo tak, aby sloužilo jako prototyp elektrárny, ale spíše ke zkoumání fúzních reakcí v srdci termonukleárních zbraní. Poté, co Spojené státy na konci studené války v roce 1992 zakázaly podzemní jaderné zkoušky, navrhlo ministerstvo energetiky NIF jako součást většího vědecky založeného programu správy zásob, určeného k ověření spolehlivosti jaderných zbraní země, aniž by došlo k výbuchu jakékoli z nich. jim.

S průlomem laserové fúze z tohoto měsíce jsou vědci opatrně optimističtí, že NIF by mohl dostát svému slibu a pomoci fyzikům lépe porozumět zahájení jaderné fúze – a tím i detonaci jaderných zbraní. „To je pro nás v tuto chvíli skutečně vědecká otázka,“ říká Mark Herrmann, zástupce ředitele pro fyziku základních zbraní v Livermore. „Kam můžeme jít? Jak daleko můžeme jít?“

Příroda se zde dívá na dlouhou cestu NIF, na to, co pokrok znamená pro program správy energetického oddělení a co je před námi.

Jak NIF dosahuje jaderné fúze?

NIF je deset pater vysoký a rozprostírá se na ploše tří hřišť amerického fotbalu a ukrývá pole optiky a zrcadel, které zesilují a rozdělují počáteční puls fotonů na 192 ultrafialových laserových paprsků, které je nakonec zaostří na cíl, který je menší než guma na tužku. . Paprsky zasáhly cíl – zlatý válec – s energií přibližně 1,9 megajoulů za méně než 4 miliardtiny sekundy, čímž se vytvořily teploty a tlaky, které lze vidět pouze u hvězd a termonukleárních bomb.

Tváří v tvář této pulzní síle se válec, který obsahuje zmrzlou peletu deuteria a tritia, zhroutí, když se izotopy vodíku v jádru pelety zahřívají, spojují a vytvářejí jádra helia, neutrony a elektromagnetické záření. Cílem je rozpoutat kaskádu částic, která vede k větší fúzi a většímu množství částic, čímž se vytvoří trvalá fúzní reakce; podle definice k „vznícení“ dochází, když fúzní reakce generuje více energie, než spotřebuje. Předběžné výsledky experimentu z 8. srpna naznačují, že fúzní reakce vytvořily rekordních 70 % energie, která byla do experimentu vložena – téměř dosáhla vznícení.

NIF zahájil činnost v roce 2009. Proč trvalo tak dlouho, než bylo (téměř) dosaženo zapálení?

Nikdo neřekl, že to bude snadné, ale vybudování NIF se ukázalo být složitějším úsilím, než si úředníci původně mysleli. Stavba začala v roce 1997 a skončila o více než deset let později, s několikaletým zpožděním oproti plánu a nejméně 2,4 miliardy dolarů přes rozpočet.

NIF nesplnil svůj cíl dosáhnout zapálení do roku 2012; vědci strávili roky od dolaďování zařízení a zavádění optimalizovaných cílů do reakční komory. Nedávného úspěchu bylo dosaženo po několika změnách masivního systému, včetně nové diagnostiky, vylepšených technik výroby terče a vylepšení přesnosti laserů.

NIF zaměřuje 192 laserových paprsků na cíl a vytváří teploty a tlaky podobné těm uvnitř termonukleárních bomb.

Dlouho předtím, než NIF vypálila svůj první výstřel, byla obklopena kontroverzí. Nezávislí vědci vznesli otázky jak o designu, tak o řízení zařízení. Ještě v květnu 2016 se americký Národní úřad pro jadernou bezpečnost (NNSA), pobočka ministerstva energetiky (DOE), která dohlíží na jaderné zbraně a financuje NIF ve výši přibližně 350 milionů dolarů ročně, zeptal, zda by zařízení někdy dosáhnout svého cíle zapálení.

Ale i dlouholetí kritici zařízení uznali nedávný průlom jako významný krok vpřed. Stephen Bodner, plazmový fyzik, který dříve pracoval v US Naval Research Laboratory ve Washingtonu DC, řekl, že je výsledkem „překvapený a potěšený“ – za předpokladu, že je reprodukovatelný. „Těším se, až si přečtu vědeckou zprávu, která to vysvětluje,“ říká.

Tým z Livermore a jeho spolupracovníci se teprve začínají zabývat výsledky, ale předběžné údaje naznačují 8násobný nárůst energetického výnosu ve srovnání s experimenty provedenými před několika měsíci a 25násobný nárůst ve srovnání s dříve hlášeným rekordem z roku 2018. Představitelé laboratoře uvedli, že o experimentu informovali ještě před jeho publikací, protože zprávy o výsledcích se již šířily fúzní komunitou.

Pokud NIF dosáhne plného zapálení, co by výsledky mohly vědce naučit o jaderných zbraních?

Teoreticky by NIF mohla nabídnout lepší pochopení přesných podmínek nezbytných k zahájení a udržení fúzní reakce – což je v jistém smyslu to, na čem vědci zařízení pracovali, když optimalizovali systém za posledních 12 let. Tato otázka je také jádrem programu správy zásob.

Od roku 1992 fyzici budují komplexní program pro studium amerického jaderného arzenálu se stále výkonnějšími superpočítači a desítkami dalších výzkumných zařízení určených k testování všeho od jaderných materiálů a komponentů až po výbušniny. Ačkoli NIF nedetonuje miniaturní bomby, říká Herrmann, jeho experimenty by mohly pomoci vědcům zlepšit počítačové modely, které používají k simulaci toho, jak budou zbraně detonovat, což potenciálně snižuje nejistoty. Další experimenty by mohly otestovat, jak elektronika a další součásti ve zbrani obstojí tváří v tvář intenzivním výbuchům záření očekávaným v nepřátelském válečném prostředí.

Mnoho vědců tvrdí, že zařízení také posiluje důvěru v národní zásoby zbraní – a odvrací vnější hrozby – tím, že pomáhá přilákat mladé výzkumníky do jaderné oblasti a udržuje širší vědecký podnik. „Důležitý je také celkový prvek prokazování vědecké zdatnosti,“ říká Herrmann.

Je však NIF zásadní pro americký program správy zásob?

Někteří kritici se ptali, zda vědci potřebují zařízení k údržbě jaderných zbraní Spojených států. Říkají, že správcovský program již posílil důvěru v zásobu v NNSA, a poukazují na to, že agentura nyní navrhuje vyrobit něco, co jsou skutečně nové jaderné zbraně, spíše než jen udržovat současnou schránku s minimálními změnami.

„To ukazuje buď obrovské množství arogance, nebo neuvěřitelnou důvěru, že dokážete vybudovat spoustu z toho, co potřebujeme na příštích 50 let, i bez fungujícího NIF,“ říká Hans Kristensen, který vede projekt jaderných informací ve Federaci. amerických vědců ve Washingtonu DC.

Herrmann však tvrdí, že NIF může stále pomoci. Říká, že vědci zabývající se jadernými zbraněmi neustále extrapolují z omezených experimentálních dat, když vyhodnocují své počítačové simulace. Informace shromážděné z energičtějších fúzních reakcí na NIF, říká, jim umožní testovat modely příměji, doufejme, že sníží nejistoty a usnadní NNSA certifikaci, že zbraně v arzenálu vybuchnou v případě potřeby, a ne dříve.

Co se tedy stane s NIF dál?

Konečný test – zda tým dokáže zopakovat svůj úspěch z 8. srpna – by mohl přijít již v říjnu, říkají představitelé laboratoře. Mezitím vědci spěchají, aby pochopili a zveřejnili svá zjištění. Protože zařízení funguje na vědecké hranici toho, co je možné, i malé odchylky ve výrobě cílové kapsle nebo ladění laserů by mohly způsobit, že systém bude produkovat více nebo méně energie než předchozí experiment, říká Herrmann. „Nemůžeme provést přesně stejný cílový experiment, protože jsme cíl vyhodili do vzduchu,“ říká. Ale časem, dodává, by měl být vědecký tým schopen tento úspěch zopakovat a stavět na něm – a posunout zařízení ještě dále.

Zdroj: Nature

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

4. 7. 2022 Adam Walko 3 min read 362 Zobrazení fúze, jaderná energie, reaktor

Technologie TOP 10

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