Nejdelší experiment stanovil rekord

Pokus byl proveden v prosinci 2021 a pracovníci týmu použili JET k produkci 59 megajoulů tepelné energie. To celé po dobu 5 sekund. Předchozí rekord byl 22 megajoulů energie a byl proveden v roce 1997. „Pokud jsme schopni udržet fúzi po dobu pěti vteřin, můžeme to samé udělat i na pět minut. A s úpravou postupů v budoucích strojích následně pět hodin i více.“ Fúze je proces, k němuž dochází uvnitř Slunce a dalších hvězd.

Během ní probíhá vzájemné srážení lehčích atomů jako vodíku, to celé za neuvěřitelně vysokých teplot. Vznikají tak atomy těžších prvků a uvolňuje se obrovské množství energie v podobě tepla. Úspěch posledního experimentu připravuje scénu pro ITER (International Thermonuclear Reactor), větší a pokročilejší variantu JETu, uvádí badatelé. ITER se nachází v Saint-Pail-Iés-Durance v jižní Francii a zahrnuje mezinárodní tým.

Mezinárodní energetická kooperace

Na projektu se podílí vědci z Číny, Evropské unie, Indie, Španělska, Japonska, Jižní Koreje, Ruska i Spojených států. I když je zařízení mnohem větší než JET, bude operovat se stejným palivem a také za podobných podmínek. Jeho zprovoznění je plánováno na rok 2025. „Jde o velký moment pro každého v této komunitě. Operační zkušenosti v realistických podmínkách nám dávají dost sebedůvěry pro další fázi pokusů na ITERu,“ dodává Donné.

Jaderná fúze coby čistý zdroj je nadějí pro probíhající klimatické změny. „Je jasné, že musíme v zájmu životního prostředí provést radikální změny, a fúze pro to má silný potenciál.“ Pokusy rozšiřují naše okruhy znalosti a vyvíjejí nové technologie, které mají pomoct vytvořit energii bez emisí. Pokud se stane základem pro budoucí zásobování, pomůže ochránit planetu pro další generace.

Vkládáte do tohoto zdroje naději, nebo se jeho spuštění bojíte?

Zdroj: ScienceFocus

Článek Naše planeta tento zdroj zoufale potřebuje: Fúzní svět zítřků je zase o krok blíž. Dosavadní generační rekord je překonán se nejdříve objevil na VědaŽivě.cz.

V budoucnu nejen ve hvězdách?

Když je objem výsledných atomů na konci reakce menší než objem těch, které do ní vstoupily, nadbytečný objem se změní v energii. Fúze napájí Slunce a další hvězdy, v jejichž nitru spojuje obrovská gravitace jádra vodíku a vytváří tak helium. K tomu je ale potřeba enormní množství energie, které se objevuje jen při teplotách v řádu 100 milionů stupňů Celsia. Nicméně je získáno mnohem víc energie, než kolik je jí do reakce vloženo.

Současně s tím tato reakce nevytváří skleníkové plyny jako oxid uhličitý, hlavní motor globálního oteplování. Stejně je tomu s ostatními běžnými odpady z reakcí. A pokud jde o palivo, například právě vodíku je na Zemi opravdu dostatek na to, aby touto metodou zásobil lidstvo na další miliony let. Prakticky všechny zúčastněné vědce přitáhl k těmto studiím úmysl vyřešit skutečně vážný celosvětový problém.

Snaha o dopad na společnost

Podle Martina Greenwalda, fyzika plasmy na MIT a jednoho z hlavních vědců za výrobou nového reaktoru, jde hlavně o vyřešení globální krize. „Civilizace je ve velkých problémech a tohle vypadá, že by to mohlo vyřešit.“ Většina dosavadních experimentálních fúzních reaktorů využívá ruský design ve tvaru koblihy zvaný tokamak. Tento model používá silné magnetické pole, aby izoloval obláčky plazmatu a dovedl je do vysokých teplot.

Ty jsou dostatečné na to, aby se uvnitř několik atomů spojilo. Nový experimentální model zvaný SPARC je vyvíjen přímo vědci z MIT a přidruženou společností Commonwealth Fusion Systems. Pokud záměr uspěje, bude právě SPARC prvním, který dosáhne „hořícího plazmatu“. V takové situaci je fúzní reakce soběstačná bez potřeby přidávání nové energie. Jenže v pozemských podmínkách se tohle zatím nikomu kontrolovaně nepodařilo.

Zahájení konstrukce v červnu

Projekt sám byl spuštěn už v roce 2018 a konstrukce je v plánu příští červen se zahájením funkčnosti v roce 2025. Jde o mnohem rychlejší pokrok než u dosavadního největšího reaktoru na světě ITERu, u něhož se spuštění reakce neočekává do roku 2035. Výhodou SPARCU jsou také magnety určené přímo na plazma, které se staly komerčně dostupnými teprve v době před asi třemi lety, tedy dlouho po návrhu ITERu.

Právě nový typ magnetů dovoluje, aby bylo srdce SPARCu asi 3krát menší a až 70krát menší než jádro ITERu, které měří na šířku 6 metrů. Redukce velikosti s sebou nese také menší váhu a samozřejmě cenu, jde skutečně o radikální změnu parametrů. Podle souboru studií se od SPARCu očekává, že bude generovat minimálně 2 – 10krát tolik energie, než kolik bude dovnitř vloženo. K tomu aspoň dospěly podrobné kalkulace.

Produkce páry a pohon turbíny

Teplo vycházející z reakce bude vytvářet páru, která požene turbínu a elektrický generátor. Jde v principu o zcela stejnou metodu, jakou používají elektrárny dneška. Fúzní elektrárny by mohly být jasnou náhradou těch fosilních a není kvůli tomu potřeba jakkoli předělávat současné rozvodné sítě. Naproti tomu obnovitelné zdroj jako solární nebo větrné generátory nejsou na současné parametry adekvátně uzpůsobeny.

Badatelé hlavně doufají, že reaktory inspirované SPARCem budou generovat mezi 250 – 1 000 megawatty elektřiny. Podle Greenwalda elektrárny na současném americkém trhu s energiemi obvykle vyrábí mezi 100 – 500 megawatty. SPARC bude vyrábět pouze teplo, nikoli samotnou elektřinu. Po jeho otestování je v plánu stavba ARC reaktoru, který by z tepla vyráběl přímo elektřinu a byl v provozu od roku 2035. Ambiciózní a náročný cíl.

Jak se na tento záměr a plán díváte?

Zdroj: LiveScience

Článek Reaktor generující energii pomocí jaderné fúze má slibné vyhlídky. Mluví se o spuštění v roce 2025 se nejdříve objevil na VědaŽivě.cz.

Pokus jako žádný předtím

V prostoru laboratoří mohou vědci právě pomocí paprsků zaměřit obrovské množství energie a zpustit tak proces fúze. Problém je, že to vyžaduje mnohem více energie, než jakou se nakonec daří získat. To z tohoto modelu stále dělá jen zajímavost, nikoli jakkoli fungující generátor. Pro fyziku je jasným cílem získat více energie, než je vloženo. Aktuálně bylo v Kalifornii zaměřeno 192 laserů na malinkatou peletu z deuteria asi velikosti zrnka pepře.

Následná fúze uvolnila  1,35 megajoulu energie, což je asi 70 % energie vložené. Zatím je to největší poměr, jakého bylo kdy v laboratorních podmínkách dosaženo a 8krát vyšší než poslední pokus tohoto druhu. Ačkoli tato fúze trvala jen asi 100 triliontin vteřiny, podle vědců se může reakce stát samoopakovací díky „spalování plasmy“. Šlo by o situaci, kdy bude teplo uvolněné při fúzi fungovat jako palivo pro další reakci.

Cílem je právě zacyklení

Hoření, které by se takto samo udržovalo aktivní, je základem pro získání zvýšení výnosu energie. Dalším krokem je proto opakování více experimentů a porozumění dopadu drobných změn v nastavení na výsledek. Konkrétně tento pokus je natolik čerstvý, že nebyl dosud nikde publikován. Jeho výsledek a dopad už ovšem koluje vědeckou komunitou a vytváří mnoho dalších plánů na další opakování.

Je trochu symbolické, že prostor NIF Target Bay, kde se pokus odehrál, fungoval taky jako prostor pro kulisu strojovny vesmírné lodi Enterprise. Bylo to v roce 2013, když se natáčel film Star Trek: Do temnoty. Aktuálně ho obsadilo 192 laserů zaměřených na palivo z deuteria a výsledky pokusu se šíří jako lesní požár. Skutečnost spojitosti obou míst se dost možná v budoucnu stane historickou anekdotou a zajímavostí.

Zdroj: PopularScience

Článek Vědcům se podařilo vyvinout takovou energii, jakou mají samotné hvězdy. Nedávný jaderný experiment opět posunul hranice se nejdříve objevil na VědaŽivě.cz.