VIDEO: Hledání cesty, která nás může nasměrovat k nekonečnému zdroji čisté energie

Spotřeba elektřiny je v západní Evropě a Severní Americe více než trojnásobně vyšší, než jaký je světový průměr. Proto doba postupného upouštění od fosilních paliv představuje výzvu pro pokrytí nároků rozvinuté části světa. Jednou z možných odpovědí na tak vysokou spotřebu energie se jeví technologie jaderné fúze, která by měla nadobro ukojit lačnost naší civilizace po elektřině.

Jadernou fúzi se ale stále nedaří zkrotit tak, aby mohla lidstvu sloužit jako prakticky nekonečný zdroj energie s nedozírným potenciálem. Přes snahy soukromého i veřejného sektoru jsme podle odhadů odborníků stále na několik desetiletí vzdáleni komerčnímu zapřažení jaderné fúze do otěží elektrického vedení.

Pro málokterý vědecký obor je příznačný pokrok tak pozvolný, že ani po více než padesáti letech od prvních experimentů stále nepřinesl kýžené ovoce. Termojaderná fúze je totiž extrémním fyzikálním jevem, který je v laboratorních podmínkách velmi obtížné napodobit i přesto, že se s ním setkáváme v každodenním životě – stejný princip slučování atomů je hnací silou Slunce ve středu naší sluneční soustavy. Právě vysoké teploty v řádech milionů stupňů celsia jsou základním předpokladem pro provoz naší nejbližší hvězdy i prototypů termojaderných generátorů.

Jednoduchá teorie slučování atomů za extrémních teplot za uvolnění mnohonásobku vložené energie naráží v praxi na výdrž dostupných materiálů při práci s rozžhaveným plazmatem, což prozatím neumožnilo udržet fúzi v chodu po dostatečně dlouhou dobu na to, aby vědci dokázali vytěžit více energie, než kolik jí do reaktoru vložili. S příslibem stabilního dosahování tohoto ojedinělého milníku v současnosti na jihu Francie roste vůbec největší tokamak ITER, který by se měl stát hlavním centrem výzkumu termojaderné fúze, a v ambiciózním horizontu dvaceti let ji přetavit v bezednou studnici elektrické energie. O velkolepém vědeckém přírůstku se můžete dočíst víc v našem předchozím článku.

Hlavními reprezentanty pokroku na opačných pólech finančního spektra jsou společnosti Sandia National Laboratories a General Fusion, které na cestě za stejným cílem slavili dílčí úspěchy za použití odlišných metod experimentálního designu reaktorů.

Sandia National Laboratories v odlehlé oblasti Nového Mexika ověřuje své teoretické závěry na stroze pojmenovaném přístroji „Z“ uvnitř rozlehlé utilitární budovy. Jádro přístroje, který původně sloužil jako urychlovač částic, tvoří vakuová komora o velikosti terénního auta, ve které jsou isotopy deuteria připravené čelit náporu energie nashromážděné v obrovských kondenzátorech, které by dokázaly pohánět stovku domácností po několik minut. Všechna elektřina poté ve stejný okamžik putuje do středu vakuové komory, kde se s tisícinásobnou silou blesku opře do připraveného paliva.

Elektrický výboj o takové síle zapříčiní to, že se několik elektronů odtrhne od jader atomů, což deuteriovou patronu přemění na plazma, silné magnetické pole a spoustu rentgenového záření. Michael Cuoco, vedoucí pracovník výzkumného centra, tento jev, který trvá pouze zlomek vteřiny, přirovnává k tomu, co se děje v nitru jaderné bomby v prvních okamžicích po jejím odpálení. I vzhledem ke krátkodobé povaze fúze se ale podle něj z přístroje Z nikdy nestane prototyp termonukleární elektrárny, protože se na rozdíl od tokamaků nesnaží plazmu co nejdéle udržovat, ale naopak zkoumá, k čemu dochází bezprostředně po jejím vzniku na poli těch nejmenších měřitelných částic.

Soukromé společnosti v čele s General Fusion jsou ale o poznání optimističtější a ženou se za vidinou neomezené, čisté energie s významnými investory v zádech, kteří si nechtějí nechat ujít možnost podílet se na tak převratném objevu. I s pomocí zakladatele Amazonu Jeffa Bezose se společnosti podařilo za patnáct let své existence nashromáždit přibližně sto milionů dolarů, což se může jevit jako pořádný objem peněz, ale ve světě výzkumu termojaderné fúze se jedná spíše o drobné. Pro představu, jen roční rozpočet Sandia National Laboratories činí 111 milionů dolarů.

Ústřední atrakcí sídla společnosti v kanadském Vancouveru je zmenšenina zařízení, které by mělo jednou stát v nitru termojaderné elektrárny. Koule obklopená sérií pístů ve spojení se vstřikovačem plazmatu umožňuje termojadernou fúzi kombinací atomů deuteria, rozžhavené směsi olova a lithia a enormních tlakových vln. Plazma obklopená rozžhaveným kovem se při synchronním stlačení pístů zahřeje na neuvěřitelných 130 milionů stupňů Celsia, které teplem nasytí kovový obal. Přenesená energie se následně zužitkovává pomocí ohřevu vodní páry, která pak roztáčí turbínu generátoru.

Největší úskalí termojaderných reaktorů ale trápí i koncept, který General Fusion prosazuje. Odvěká překážka souvislého zahřívání plazmatu a udržení systému v chodu po dobu delší než zlomky vteřiny stále trápí inženýry, kteří neúspěšný koncept vzkřísili k životu. Otázka, kdy se dráty vysokého napětí budou tetelit energií z termojaderného reaktoru, tak stále zůstává nezodpovězena. Rozuzlení by nás ale měly přiblížit stále větší reaktory, které budou schopny udržet větší množství plazmy po delší dobu, a prolomí tak magickou hranici energeticky plusové termojaderné reakce.

Více se o snažení Sandia National Laboratories a General Fusion můžete dozvědět v přiloženém videu.

Témata:

Doporučujeme

Další
Jak vypadá budoucnost farmaření na Zemi i ve vesmíru