Článek pochází z Handelsblatt.com
Berlínská jaderná fúze by se mohla stát pilířem pro udržitelné a šetrné dodávky energie. Dodává energii bez ohledu na počasí a zabírá velmi málo místa – za předpokladu, že funguje.
Stále pro to neexistuje žádný důkaz, navzdory desetiletím výzkumu, který stál miliardy. Existují však pokroky, které naznačují, že sny mnoha fyziků se mohou ještě splnit.
Vědci z "Joint European Torus" (Jet), fúzního experimentu v Culhamu u Oxfordu, nyní hlásí jeden z těchto úspěchů. Koncem prosince se tak ze směsi izotopů vodíku deuteria a tritia vytvořilo stabilní plazma, které uvolnilo energii 59 megajoulů. světový rekord. Převedeno na lépe ovladatelnou jednotku výkonu – energii za čas – dosáhl Jet dobrých jedenáct megawattů během pěti sekund.
Kromě vysoké fúzní energie je právě těchto pět sekund pro odborníky tak důležitých. "To ukazuje, že dokážeme udržet vysokou fúzní energii stabilní po delší dobu," říká Athina Kappatou z Institutu Maxe Plancka pro fyziku plazmatu v Garchingu, která se na experimentech podílí.
TÉMATA ČLÁNKU
Jet je testovací zařízení pro experimentální reaktor Iter, který je v současné době ve výstavbě v jižní Francii. Plány na to byly založeny na starších experimentech a mnoha simulacích, říká výzkumník plazmatu. "Naše aktuální výsledky ukazují, že jsme na správné cestě: nyní lépe rozumíme tomu, jak úspěšně provozovat Iter."
Dlaždice pod neutronovým ostřelováním
Jako u všech fúzních systémů se lehká atomová jádra mají slučovat do těžkých podle modelu slunce a má se využívat energie uvolněná při procesu. Jet ukazuje, jak obrovský může být výnos. Tam bylo použito méně než 0,2 miligramu směsi deuterium-tritium a „vytaženo“ 59 megajoulů. K dostatečnému zahřátí plazmatu však bylo třeba předem spotřebovat asi trojnásobek energie.
Pouze Iter může a měl by dosáhnout skutečného přebytku energie. Jet je příliš malý a příliš navržený jako experimentální zařízení. Například magnety, které drží plazmu na místě, jsou vyrobeny z mědi, která se zahřívá. Více než pět sekund plazmový výboj není technicky možný.
Tamní vědci chtějí spíše zjistit, jak mohou plazma optimálně zahřívat a udržovat ji stabilní pomocí magnetických polí. Neměl by se dostat příliš blízko ke stěně nádoby reaktoru s beryliem a wolframem.
Pokud k tomu dojde, je třeba zabránit tomu, aby materiál stěn proudil do středu plazmového oblaku. "Poškození plazmatu je o to obtížnější, čím větší fúzní energie je dosažena a čím déle fúze probíhá," říká Kappatou. Takže pro vás a vaše kolegy je stále co dělat.
Dalším výzkumným tématem je produkce tritia. Zvláště těžký izotop vodíku je potřeba k jeho smíchání s deuteriem, aby se zvýšil výnos budoucí elektrárny.
Tritium je radioaktivní a rychle se rozkládá, takže se přirozeně nevyskytuje. Dosud se vyráběl v jaderných štěpných reaktorech. V budoucnu jej budou fúzní reaktory množit samy pomocí neutronů, které se uvolní. Ty se setkávají s lithiem v obkladech, kde vzniká požadované tritium.
Energie neutronů je také absorbována v dlaždicích: rychlé částice jsou zpomalovány v materiálu, který se tímto způsobem zahřívá. Tato tepelná energie je následně transportována chladivem přes výměník tepla do turbíny a generátoru, kde se tepelná energie přeměňuje na elektrickou energii.
Neutrony také reagují s ostatními materiály v reaktoru. Zde je důležité najít směsi, které přežijí a dobře snesou ostřelování. Další problém: neutrony mohou produkovat radioaktivní látky ve stěně nádoby. I zde je důležité najít vhodnou kombinaci materiálů tak, aby vznikalo málo radioaktivního odpadu, jehož záření se rychle rozkládá.
Jak rychle bude Iter funkční, je – opět – otevřenou otázkou. Oficiální cílové datum je rok 2025, ale opět se objevují známky zpoždění. I když reaktor vyrobí více energie, než spotřebuje, zůstává výzkumným zařízením. Pouze nástupce s názvem Demo by měl dodávat elektřinu do sítě, a to od roku 2050.
Získal miliardy rizikového kapitálu
S elektřinou z fúzních elektráren by to mohlo jít rychleji. Alespoň to tvrdí řada start-upů, které chtějí fúzi jádra výhodně využívat se širokou škálou technologií.
Jednou z možností je použít silné laserové pulsy ke stlačení hmoty tak těsně, že se reakce spustí. Tento koncept získal podporu, když National Ignition Facility v Livermoore v Kalifornii nedávno zveřejnila nová data.
Podle toho bylo možné získat až 1,35 megajoulů fúzní energie, což odpovídá zhruba 70 procentům dříve používané laserové energie. Ztráty v masivním laserovém systému však již byly započítány. Jsme také velmi vzdáleni nepřetržitému provozu, který elektrárna potřebuje.
U ostatních nápadů je situace podobná. Karl Lackner, vedoucí výzkumník fúze v IPP po mnoho let a koordinátor evropských příspěvků pro Iter, se blíže podíval na různé koncepty.
„Mnoho z nich je vážných a má skvělá řešení konkrétních problémů,“ říká. To ale neznamená, že systém nakonec funguje dobře. "Čím dále se dostáváte v technologickém vývoji, tím větší jsou stroje a jste technologicky mnohem omezenější, už se nemůžete moc měnit."
Ambiciózní harmonogramy pro zavedení elektřiny do sítě již na počátku 30. let 20. století by proto měly být posuzovány skepticky. To však investory neodrazuje.
Celkově vzato, mladý průmysl již získal miliardy rizikového kapitálu. Zapojeny jsou i německé firmy. Mnichovský technologický vývojář Marvel Fusion před pár dny oznámil, že od investorů získal 35 milionů eur. Tým pracuje na laserové jaderné fúzi a podle oznámení spolupracuje mimo jiné se společností Siemens Energy a laserovým specialistou Trumpf.
