V experimentu vědci tvrdí, že dosáhli „světového rekordu“ v jaderné fúzi. Úspěch evropského projektu by mohl být průlomem pro ekologické zdroje energie.
Říká se, že se dosáhlo „světového rekordu“: oznámil to Max Planck Institute for Plasma Physics (IPP). To znamená, že výzkumníci v zařízení pro jadernou fúzi Joint European Torus (JET) ve Velké Británii získali největší množství energie, jaké se kdy dosáhlo při fúzním experimentu, píše institut. V číslech: Z 0,2 miligramu paliva se vyrobilo 69 megajoulů energie.
To by umožnilo televizi, rychlovarné konvici a elektrickému sporáku běžet několik hodin.
Největší množství energie, jaké se kdy vyrobilo z jaderné fúze
Fúzování atomových jader by mohlo být účinným, bezpečným a ekologickým zdrojem energie. Šlo by o světový nástroj v boji s klimatickou krizí, i proto od metody politici a vědci hodně doufají. Cíl: učinit jadernou fúzi použitelnou jako masově vyráběný zdroj energie.
Atomová jádra jsou plná energie, ale ta je uvnitř pevně uzavřena. Jsou dva způsoby, jak je uvolnit. A to štěpením těžkých atomových jader, jak se to děje v klasických jaderných elektrárnách, nebo fúzí lehkých jader, tedy fúzí. Na rozdíl od období po jaderném štěpení radioaktivita odpadu z jaderné fúze rychle klesá a riziko havárií reaktorů se také považuje za minimální.
Alespoň taková je teorie. Přestože výzkum postupuje vpřed, k rozsáhlému využití jaderné fúze je ještě daleko.
Atomová jádra jsou kladně nabitá. Přivést je k sobě není snadné, protože jejich náboj způsobuje, že se odpuzují jako konce dvou magnetů se stejnou polaritou. Aby se dosáhlo fúze, jsou zapotřebí extrémně vysoké teploty a vysoká hustota částic. Toho lze dosáhnout dvěma způsoby. Maličká nádobka, ve které má dojít k fúzi, se ozáří lasery a zahřeje na několik milionů stupňů Celsia. Nebo se používají magnety, jako v případě JET.
„Z vědeckého hlediska je to skvělý výsledek“
Při magnetické fúzi se palivo zachycuje extrémně silným magnetickým polem ve tvaru, který si lze představit jako koblihu. Magnety udržují atomová jádra v kruhové dráze a nenarážejí na vnější stěny. Teplo nepochází z laseru, ale produkuje se indukovaným proudem, rádiovými vlnami a vysokoenergetickými částicemi.
Jako palivo se obecně používají izotopy vodíku deuterium a tritium. V JET se tyto izotopy vodíku zahřívají do extrémně horkého plazmatu. Plazma je divoká směs částic, ve kterých jsou atomová jádra oddělena od elektronů. Ty je ve skutečnosti obklopují. Složky – kladně nabitá jádra a záporně nabité elektrony – jsou přítomny odděleně od sebe. Náboj hraje důležitou roli při fúzi: Protože se stejně jako náboje navzájem odpuzují, může být plazma v prstencovém reaktoru drženo zavěšené pouze velmi silným magnetickým polem.
Pro fúzi je také důležitá vysoká hustota: jádro deuteria a jádro tritia se srazí a splynou za vzniku jádra helia. Tím se uvolňuje energie, kterou lze následně přeměnit na elektřinu.
Ne čistý energetický zisk
Kolik elektřiny vyjde také závisí na době hoření plazmy. V experimentu to bylo 5,2 sekundy. Před dvěma lety dosáhl experiment ve výzkumném reaktoru 59 megajoulů – za pět sekund. Markus Roth, profesor fyziky plazmatu a laseru na TU Darmstadt, říká že ,,z vědeckého hlediska je to skvělý výsledek.“
Světový experiment však zpočátku nedokázal vyřešit zásadní problém s jadernou fúzí: zůstává ztrátovým byznysem. Abychom získali nějakou energii, její násobek se předtím vložil do procesu.
Na konci roku 2022 se světové výzkumné skupině v National Ignition Facility (NIF), výzkumném zařízení v Lawrence Livermore National Laboratory v Kalifornii, podařilo experimentem získat více energie z jaderné fúze, než do procesu dříve proudilo. Alespoň pokud pominete spotřebu energie technologie. „Jednoduše řečeno, jde o jeden z nejpůsobivějších vědeckých úspěchů 21. století,“ uvedla americká ministryně energetiky Jennifer Granholmová při prezentaci výzkumu.
Laserová fúze
NIF využívá laserovou fúzi. Institut Maxe Plancka píše, že v současné době není fyzicky možné dosáhnout energetického zisku pomocí experimentů na magnetické fúzi. Aby se dosáhlo pozitivní energetické bilance, musí tyto fúzní systémy přesáhnout určitou velikost, kterou JET prostě nemá. ,,To ale nesnižuje výsledek,“ říká Roth, ,,ale je to další malý krok směrem k fúznímu reaktoru vhodnému pro hromadnou výrobu.“
V jižní Francii se v současnosti pracuje na následném projektu JET: ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor). Jeho cílem se jeví demonstrovat vědeckou a technologickou proveditelnost energie z jaderné syntézy. Ale tento výzkumný reaktor není o pozitivní energetické bilanci, jde pouze o příštího nástupce. ,,Ale stále se musí navrhnout a postavit,“ říká Roth.
3. října 2023 výzkumníci z JET dosáhli úspěchu. ,,Je to vlastně vedlejší produkt,“ řekla Athina Kappatou z IPP. ,,Tato experimentální kampaň byla především o dosažení různých podmínek nezbytných pro budoucí elektrárnu a tím o testování realistických scénářů.“
Experiment se stal jedním z posledních, které se v JETu provedly. Po čtyřech desetiletích provozu se výzkumný reaktor koncem loňského roku odstavil. ,,Krátce před koncem naši kolegové znovu zintenzivnili svou hru,“ říká Roth, ,,to je úžasný závěr.“
Zdroj: spiegel, Vapol
