Tokamak SPARC nabízí levnější a rychlejší cestu k fúzní energii  
Dramatický pokrok ve vývoji nových supravodivých materiálů posouvá fúzní energetiku blíže k realitě. Inženýři MIT plánují postavit průlomový tokamak SPARC, který bude díky velmi výkonným magnetům menší, rychlejší a hlavně i levnější než obvykle.
Tokamak SPARC. Kredit: Ken Filar.
Tokamak SPARC. Kredit: Ken Filar.

Vědci se nevzdávají a s neutuchajícím zápalem pracují na fúzní energetice. Je to sice velice obtížné, ale fúze je příliš lákavá, z mnoha různých důvodů. V současné době se vědecké týmy snaží fúzní výzkum co nejvíce urychlit a využívají k tomu průlomové objevy. Jedním z nich jsou i supravodiče, které fungují za vyšších teplot. Díky těmto materiálům je možné postavit extrémně silné magnety, jejichž magnetická pole jsou silnější, než kdykoliv předtím.

 

Tým experimentu SPARC. Kredit: Bryce Vickmark / MIT News.
Tým experimentu SPARC. Kredit: Bryce Vickmark / MIT News.

Společně na tom pracují odborníci amerického institutu Massachusetts Institute of Technology's Plasma Science & Fusion Center a společnosti Commonwealth Fusion Systems. Jejich cílem je postavit magnety a rozjet s nimi pořádnou fúzi. Rádi by zprovoznili první fúzní experiment v historii, který získá více energie, než sám spotřebuje. Zařízení se bude jmenovat SPARC a mělo by zvládnout produkovat 100 MW fúzní energie během 10-sekundových impulzů.

 

Fúzní energie vzniká při slučování jader lehčích atomů na těžší. Obvykle jde o izotopy vodíku deuterium a tritium, které jsou kladně nabité. Jejich slučování tím páde brání strašlivé odpudivé síly, které je nutné překonat extrémní teplotou stovek milionů stupňů. V soudobých fúzních experimentech už dosahujeme takových teplot a můžeme spouštět fúzní reakce. Zatím ale ještě nikdo nevytvořil během fúze takové podmínky, že by fúze byla energeticky zisková.

Tokamaky v režii MIT. SPARC uprostřed. Kredit: Commonwealth Fusion Systems.
Tokamaky v režii MIT. SPARC uprostřed. Kredit: Commonwealth Fusion Systems.


Jedním z možných řešení je zesílit magnety fúzních experimentů. Magnetická pole drží v izolaci plazma, v němž fúze probíhá. Čím je magnetické pole experimentu silnější, tím menší prostor je nutný k udržení žhavého plazmatu. Zdvojnásobení síly magnetického pole znamená osminásobné zmenšení potřebného prostoru tokamaku při stejném výkonu fúzní reakce. A velikost tokamaku je trefný ukazatel jeho finančních nákladů. Jinak řečeno, výkonnější magnety dělají fúzi menší, rychlejší a hlavně levnější.

 

S průlomem v supravodivých materiálech teď ve fúzi dochází k velkému skoku kupředu. Nové supravodivé technologie totiž fungují za mnohem vyšších teplot, než stávající supravodivé materiály, pro něž jsou nutné teploty velice blízké nule. Připravovaný tokamak SPARC bude využívat pozoruhodný supravodivý materiál YBCO (yttrium barium copper oxide). V současné době z tohoto materiálu vyvíjejí pořádně velké a silné magnety pro tokamak SPARC.


Jakmile budou potřebné magnety ze supravodivých materiálů k dispozici, tak přijde řada na stavbu tokamaku fúzního experimentu SPARC a jeho spuštění. Pokud SPARC skutečně vyrobí fúzní energie víc, než sám energie spotřebuje, tak to bude něco jako první let legendárního letounu Kitty Hawk bratří Wrightů. Tohle je totiž vysněný cíl fúzních energetiků už déle než 60 let. Po takovém úspěchu už doufejme nastoupí fúzní energetika. Vědci počítají s tím, že spustí SPARC v roce 2025.

Video:  SPARC IAP Talk jan 14 2016



Video:  ARC — putting it together


Literatura
American Physical Society 5. 11. 2018.

Datum: 09.11.2018
Tisk článku

Lidové písničky s piánkem ? Josef Lada -
Knihy.ABZ.cz
 
 
cena původní: 399 Kč
cena: 339 Kč
Lidové písničky s piánkem ? Josef Lada

Související články:

Čína hlásí nový fúzní rekord: V tokamaku drželi plazma 102 sekund!     Autor: Stanislav Mihulka (09.02.2016)
Tokamak Alcator dosáhl světového rekordu ve fúzi poslední den provozu     Autor: Stanislav Mihulka (23.10.2016)
Další bod pro stellarátor Wendelstein: magnetická pole přesně jak mají být     Autor: Stanislav Mihulka (15.12.2016)
Fúzní minireaktor přesáhl teplotu v nitru Slunce     Autor: Stanislav Mihulka (07.06.2018)



Diskuze:

Zmenšení neznamená zvládnutí

Martin Prokš,2018-11-12 09:25:57

Zdravím,

Předem: nejsem vědec, jsem jen strojař-praktik. Do teorie nevidím, zato mám nějaké zkušenosti s přízemními problémy typu jak co kam dostat, přenést, namontovat, jestli to udrží podlaha, stěny, jestli se tohle někam vejde, jestli lze tamto nějak vyrobit a složit.

Jestliže (teoreticky) 8x zmenší samotný prstenec při stejném výkonu, pak plocha stěny tokamaku klesne cca 4x při stejném absolutním toku tepla. Čili tepelný tok vzroste 4x. Již se stávajícími parametry ITER tokamaku je velký výzkum a laborování, aby se to teplo dokázalo odvést a bude to největší tepelný tok co zatím lidstvo dokázalo zvládnout. Další zvednutí 4x si již nedovedu představit, ne v nějaké reálné době jednotek let.

Shodou okolností by zrovna v této době (rok, možná víc) mělo v ČR probíhat v rámci projektu SUSEN/PFW/HELKA nebo jak se to jmenuje testování těch panelů vnitřní stěny tokamaku na provozních parametrech. V projektu který kolem mě prolul před pár lety se počítalo s ozařováním vysoce výkonným elektronovým dělem ve vakuové komoře s velmi impozantními parametry jak samotného děla, tak chladicích okruhů vzorků. A vůbec ty plány na tu experimentální technologii a senzorické vybavení byly pozoruhodné - proto mi to utkvělo v paměti. Docela by mě zajímalo v jakém stavu to je, ty panely vnitřní stěny jsou jednou z klíčových komponent tokamaku bez kterých se nerozběhne.

Odpovědět

Aka energia?

Michal Kytka,2018-11-11 17:31:41

Aka energia vlastne vznikne pri fuzii ktoru dokazeme vyuzit? Ak sa nemylim stale ide len o odpadove teplo ktore vyuzivame na ohriatie vody a tym pohon turbin. Cize stale sme len pri zdokonolovani parnej energie. Takto na ine planety nepoletime

Odpovědět

No vidíte, takový hezký titulek!

Jaroslav Lepka,2018-11-11 10:02:22

Teď jen stačí, aby se ho chytli politici a zelení MAŠÍBLI s chybějícími znalostmi fyzikálních zákonů a máme prakticky dokázáno, že elektromobilita je na dosah.

Odpovědět

...

Ondřej Nosek,2018-11-09 11:06:43

Má tedy smysl dotovat to evropské ITER monstrum?

Odpovědět


Re: ...

Jiří Švarc,2018-11-09 12:47:33

Naprosto souhlasím, kvůli časovému skluzu je už teď ITER zastaralý a předběhne ho nejen SPARC, ale i další (třeba Wendelstein 7-X).
Jinak ale SPARC i ITER jsou stále jen technologické demonstrátory, jelikož nemají generátor elektřiny (ITER kvůli škrtům v rozpočtu), ty mají být až v dalších verzích, nicméně třeba nástupce ITERu DEMO o je plánován snad na rok 2050 nebo tak nějak.

Odpovědět


Re: Re: ...

Alexandr Kostka,2018-11-09 22:06:09

Při tom, jaké má zpoždění samotný ITER, se nás jeho nástupce patrně netýká. Slavnostního zprovoznění se možná dožijí dnešní děti školkou povinné.

Odpovědět


Re: ...

Josef Šoltes,2018-11-09 13:33:20

Leda ho převést na armádu s tím, že z něj bude částicové dělo proti cílům na oběžné dráze.

Odpovědět


Re: ...

Karel Rabl,2018-11-10 02:26:34

Já bych navrhoval upravit ITER podle Sparcu až se objeví konečně vysokoteplotní supravodivý drát už se o něm hovoří víc než 35 let kdy byli objeveny keramické materiály s těmito vlastnostmi ovšem tyto materiály nejsou nejspíš kujné a když se roztaví tak zase tyto vlastnosti(vysokoteplotní supravodivost) ztratí.takže bych zatím Iter neházel do šrotu.Ale jako grant dobrý třeba tu( VS ) keramiku nějak ukovou.

Odpovědět


Re: ...

Pavel Nedbal,2018-11-10 14:16:04

Ale ano. Budou se tam zkoušet další materiály a postupy, je to laboratoř. I u nás máme takový malý tokamáček, na němž se studuje. Naopak, výzkum fúze by měl dostat všude nejvyšší prioritu, jako projekt Mannhattan (stačilo zavolat heslo "stříbrné příbory", a vše bylo k dispozici.
Musíme tu fúzi co nejrychleji dotáhnout. I když to zpočátku nebude levné, bude možno časem vyrobit prakticky neomezený zdroj energie, s minimálním dopadem na žp. Takže je to i o záchraně planety. A to stojí zato.

Odpovědět


Re: Re: ...

Alexandr Kostka,2018-11-11 12:31:35

Tehdy byla válka a jelikkož měli mnohonásobně ověřené informace, že Němci na atomovkách pracují také, tak to dostalo absolutní prioritu. Dnes máme mír a v ůdemokracii" neexistuje nikdo, kdo by podobné upřednostnění vůbec mohl nařídit. Zato jsou obrtovské a vlivné skupiny jedinců, kteří obětují jakékoliv prostředky, aby se nic podobného nedělalo. Pošínaje ropaři, plynaři a uhlobarony, přes provozovatele elektráren (i "zelených") automobilky, lodní dopravu (jen v převozu ropy, plynu a uhlí se točí obrovské peníze) až po majitele čerpacích stanic a "zelené". "Zelení" by totiž se zprovozněním fúze také přišli o miliardy a vliv. Naopak, zájem na zprovoznění je sice "veřejné blaho", ale veřejné blaho politikovi novou vilu nezaplatí. Ropná lobby ano, za hlasovýání správným směrem!

Odpovědět


Re: Re: Re: ...

Karel Rabl,2018-11-13 20:01:11

V tomto směru byl středověk se svými inkvizitory ještě zlatý dnes vás popraví na ulici nebo kdekoliv v prostoru okolo země stačí když ohrozíte jejich příjem nebo ego.

Odpovědět




Pro přispívání do diskuze musíte být přihlášeni












Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace