Průlom v jaderné fúzi oživil vývoj technologie Z-pinch  
Tokamaky a stellarátory jsou fajn, ale zároveň také dost velké, komplikované a drahé. Fúzní technologie se zařízením typu Z-pinch je oproti tomu relativně malá, jednoduchá a levná. Doposud ji trápily nestability v plazmatu, ale fúzní fyzici to nevzdávají. Z-pinch je černým koněm fúzního dostihu.

Fúzní systém Z-pinch v laboratoři. Kredit: University of Washington.
Fúzní systém Z-pinch v laboratoři. Kredit: University of Washington.

Jaderná fúze slibuje příchod science-fiction do všedního dne. Zkrotit energie Slunce ale není jen tak. Vyžaduje to pozoruhodné nasazení vědců i inženýrů, ohromné finanční prostředky i nezdolný optimismus. Na druhou stranu, k vytouženému cíli směřuje více cest a zatím je velmi otevřené, kterou z nich se lidstvo nakonec dostane ke svatému grálu fúze. V dnešní době se hodně pozornosti dostává klasickým tokamakům a také úchvatně mimozemským stellarátorům. Jsou ale i jiné, méně prošlapané, ale neméně fascinující cesty.

 

Tým fúze Z-pinch. Uri Shumlak zcela vpravo. Kredit: University of Washington.
Tým fúze Z-pinch. Uri Shumlak zcela vpravo. Kredit: University of Washington.

Na americké University of Washington věří dnes poměrně exotické technologii Z-pinch (známé též jako zeta pinch). Tokamaky i stellarátory udržují plazma pro fúzní reakce v magnetických nádobách, čili v monumentálních a komplikovaných magnetických polích. Jak ale říká Uri Shumlak z týmu University of Washington, tenhle přístup má své problémy a nikoliv malé. Fúzní zařízení s magnetickými nádobami musejí být poměrně velké a jsou tudíž i velmi nákladné. Taková zařízení jsou také citlivá na poškození neutronovým zářením, což znamená nezbytné stínění, další nárůst velikosti a samozřejmě také ještě vyšší finanční náklady.

 

Shumlak a jeho kolegové proto pracují na fúzním systému, který udržuje plazma jinak. Jde o takzvané inerciální udržení, kdy se zařízení snaží dosáhnout takových podmínek (především hustoty), aby materiál neexpandoval předtím, než dojde k fúzní reakci. Plazma je vlastně udržováno jen svou setrvačností (anglicky inertia), která mu brání v rychlé expanzi, a také svým vlastním elektromagnetickým polem. I tenhle přístup pochopitelně má svá slabá místa. Pokud se v plazmatu objeví nestability, tak plazma rychle zasáhne stěny zařízení a zhroutí se. Jinak je ale technologie Z-pinch v současné době považovaná za černého koně fúzního dostihu, hlavně kvůli tomu, že Z-pinch systémy jsou mnohem jednodušší a menší než tokamaky nebo stellarátory.

Starší zařízení typu Z-pinch v laboratoři (1986). Kredit: Sandpiper / Wikimedia Commons.
Starší zařízení typu Z-pinch v laboratoři (1986). Kredit: Sandpiper / Wikimedia Commons.


Od samotného počátku vývoje, což je již neuvěřitelně dávno, v poklidných padesátých letech, pronásledují technologii Z-pinch problémy s nestabilitami při udržení plazmatu. Hlavně proto se technologie Z-pinch dostala na vedlejší kolej a hlavní proud fúzní energetiky se od té doby moří s tokamaky a jejich sci-fi tvarovanými bratříčky stellarátory.

 

Shumlak a spol. to ale s technologií Z-pinch nevzdali. Věří, že našli způsob, jak zatočit s problematickými nestabilitami v plazmatu. Jejich vylepšení je založené na využití proudění plazmatu, především pokud jde o smykové osové proudění (sheared axial flows). Takové proudění totiž stabilizuje plazma a zabraňuje vzniku nestabilit. Jeho možné využití při fúzi se zkoumá už dlouho. Ale tým University of Washington teď jako první hlásí, že získali důkazy produkce fúzních neutronů v zařízení Z-pinch se stabilizovaným plazmatem. Díky stabilizaci udrželi plazma 5 tisíckrát déle než statické plazma a dokázali pozorovat energetické neutrony, které by měly být projevem jaderné fúze.


Badatelé jsou úspěchem s technologií Z-pinch nadšeni. Zároveň ale podle všeho krotí svůj optimismus. Zařízení Z-pinch mají „nestabilní“ historii a vlastně celý výzkum a vývoj jaderné fúze je očividně „nestabilní“. Vše ale nasvědčuje tomu, že o technologii Z-pinch ještě uslyšíme.


Video:  UW_Spinout_Zplasma


Video: Z-pinch - Video Learning - WizScience.com


Literatura

University of Washington 5. 4. 2019, Physical Review Letters 122: 135001, Wikipedia (Termonukleární fúze).

Datum: 14.04.2019
Tisk článku

Léčba informací - Vilánková Marie
Knihy.ABZ.cz
 
 
cena původní: 288 Kč
cena: 253 Kč
Léčba informací
Vilánková Marie
Související články:

Tokamak Alcator dosáhl světového rekordu ve fúzi poslední den provozu     Autor: Stanislav Mihulka (23.10.2016)
Fúzní minireaktor přesáhl teplotu v nitru Slunce     Autor: Stanislav Mihulka (07.06.2018)
Populární stellarátor Wendelstein 7-X boduje novým fúzním rekordem     Autor: Stanislav Mihulka (28.06.2018)
Snový fúzní reaktor Wendelstein 7-X láme rekordy jako párátka     Autor: Stanislav Mihulka (28.11.2018)



Diskuze:

Superpočítače

Václav Dvořák,2019-04-18 01:13:27

Logicky mně napadá, že systém řízení nějakých inerciálních kontrolérů a dalších mechanismů jak dynamicky ovlivňovat celý proces by měl záviset na nějakém superrychlém a superrvýkonném počítači, který bude schopen predikovat a korigovat chaotické chování plazmatu.
Z laického pohledu bych řekl, že to jednou definitivně zařídí kvantový superpočítač, který nemá problém s okamžitým vyřešením složité úlohy...

Odpovědět

5000x

Kostera Martin,2019-04-16 14:52:19

Kolik tedy v absolutní hodnotě?

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