Společnost Tri Alpha Energy pokročila ve vývoji fúzního reaktoru  
Soukromá společnost dosáhla významného úspěchu s udržením rozžhaveného plazmatu ze směsi vodíku a bóru.

 

Kdy se dočkáme komerčního fúzního reaktoru? Kredit: hyakugojuuichi / deviantart.
Kdy se dočkáme komerčního fúzního reaktoru? Kredit: hyakugojuuichi / deviantart.

V industriálním příměstském parku jižně od Los Angeles sídlí společnost Tri Alpha Energy, původně univerzitní spin-off, financovaná ze soukromých zdrojů. Její vědci patří k těm, kteří vyvíjejí fúzní reaktory pro světlé a hlavně na energii bohaté zítřky. Není to ale procházka růžovým sadem. Prakticky dostupná fúzní energie je sice naprosto fascinující, ale zatím nedosažitelná. Nicméně, právě lidé Tri Alpha Energy teď zabodovali se zajímavým úspěchem.

Fúze p B11. Kredit: LastTechAge.
Fúze p B11. Kredit: LastTechAge.

 

Povedlo se jim vytvořit kouli plazmatu rozžhaveného na 10 milionů stupňů Celsia a co je hlavní, v tomhle stavu ji udrželi po velice slušných 5 milisekund. Na první pohled to možná není úplně impozantní, ale něco takového se s technologií, jakou Tri Alpha Energy používají, zatím ještě nikdy nepovedlo. Je to úplně prvně, kdy vývojáři podobných technologií udrželi žhavé plazma po nějakou dobu ve stabilním stavu a dokázali tím, že je to vůbec prakticky možné. A šlo to nejspíš docela dobře, protože dotyčné zařízení ve Tri Alpha Energy zastavili až ve chvíli, kdy jim došla šťáva.

Velkolepé národní a nadnárodní projekty fúzních reaktorů, jako je například ve Francii budovaný ITER, trpí hrozitánskými náklady, musejí překonávat mnohé překážky a jejich vývoj se neustále opožďuje. Zároveň se ale ve světě objevují menší týmy vědců, částečně nebo kompletně financované ze soukromých zdrojů, které se snaží vyvinout jednodušší a levnější fúzní reaktory, s nimiž by to důkladně natřeli veřejně financovaných godzillám. Některá jejich řešení jsou docela bizarní, ale kdo ví, třeba právě taková technologie nakonec prorazí. Je to vlastně podobná situace, jako s lety do vesmíru. Když se zadřel vládní kosmický program USA, tak se v letech do vesmíru začaly prosazovat soukromé společnosti, i když ani pro ně to rozhodně není snadné.

 

 

 

Ve Tri Alpha Energy vsadili na používání jiného paliva, než jaké je k vidění ve většině jiných fúzních projektů. Věří směsi vodíku a bóru, kterou je sice obtížnější dovést k fúzi, ale jejím používání se zároveň vyhnou řadě dalších problémů, které jsou spjaty s klasickým fúzním palivem, tedy tritiem, případně deuteriem či héliem. K zážehu fúze směsi vodíku a bóru je nezbytné vytvořit doopravdy zběsilou teplotu kolem 3 miliard stupňů Celsia, což je samo o sobě nesmírně náročné. Podle fyziků plazmatu lze jen těžko předpovědět, jak se bude palivo v takovém prostředí chovat.

 

Colliding beam fusion reactor.Kredit: Tri Alpha Energy.
Colliding beam fusion reactor.Kredit: Tri Alpha Energy.
Běžné fúzní experimenty dosahují fúze při teplotách kolem 100 milionů stupňů Celsia. Fúze směsi vodíku s bórem je tedy zhruba třicetkrát náročnější na teplotu. Jenže jsou tu i nesporné klady. Bór je sice v zemské kůře relativně vzácný, voda ho ale dokáže obdivuhodně zkoncentrovat do minerálů, které lze těžit ve velkém. Ještě důležitější je, že fúze vodíku nevytváří žádné neutrony, které jsou pohromou standardních fúzí.

Plazma v konfiguraci Field-Reversed Configuration. Kredit: Tokamac / Wikimedia Commons.
Plazma v konfiguraci Field-Reversed Configuration. Kredit: Tokamac / Wikimedia Commons.

Kvůli neutronům jsou fúzní reaktory radioaktivní, je nutné je stínit a i tak jim neutrony dávají pořádně zabrat. Reakce vodíku s bórem (zkracovaná jako p B11, čili vlastně fúze vodíkového jádra – protonu s bórem 11), přitom vede jen ke vzniku tří alfa částic (tedy jader helia, proto také Tri Alpha Energy). 1H + 11B → 3 4He

Pokud jde o udržení tak nesmírně žhavého plazmatu na jednom místě, Tri Alpha Energy využívají přístup zvaný field-reversed configuration (FRC) v rámci konceptu fúzního reaktoru Colliding beam fusion reactor (CBFR). Jedna z jeho hlavních výhod tkví v tom, že k udržení plazmatu využívá magnetickou nádobu cylindrického tvaru, která je méně náročnější na konstrukci a údržbu. Tato technologie pochází už ze sklonku padesátých let, vědcům se s ní ale dlouhá desetiletí nedařilo udržet plazma déle než 0,3 milisekundy.

Nelze si nevšimnout, že 10 milionů stupňů Celsia má do potřebných 3 miliard ještě hodně daleko. Ve Tri Alpha Energy jsou ale optimističtí a příští rok plánují spustit zařízení, v němž hodlají dosáhnout desetkrát vyšší teplotu plazmatu, tedy kolem 100 milionů stupňů Celsia. Nám nezbývá než jim držet palce a doufat, že některý tým, ať už vládní nebo soukromý nakonec spustí vytoužený fúzní reaktor, co vyrobí víc energie, než kolik do něho nalejí. 


Video: Secretive fusion energy company makes steady-state breakthrough




Literatura
Science News 25. 8. 2015, Wikipedia (Fusion power, Field-reversed configuration)

Datum: 03.09.2015
Tisk článku

Energie bez konce - Vynálezy, koncepty, řešení - von Rétyi Andreas
 
 
cena původní: 279 Kč
cena: 234 Kč
Energie bez konce - Vynálezy, koncepty, řešení
von Rétyi Andreas
Související články:

Fúzní palivo poprvé vydalo víc energie, než pohltilo!     Autor: Stanislav Mihulka (13.02.2014)
Dynomak – nový koncept ekonomického fúzního reaktoru     Autor: Stanislav Mihulka (10.10.2014)
Čínský drak se dere na špici vývoje jaderné fúze     Autor: Stanislav Mihulka (26.07.2015)



Diskuze:

Nechci moc porypovat,

Jaroslav Pokorný,2015-09-13 21:04:00

protože jsem laik, ale zatím jsem se nedozvěděl, proč se vyhazují obrovské prostředky na výrobu fůzního reaktoru když už jeden máme - Slunce - a jde jen o to, jak jím produkovanou energii co nejefektivněji na Zemi zachycovat. Prý už jsou experimentální fotopanely pracující s účinností až 40 %. Že by to snad bylo tím, že na vývoj a výrobu fotoelektrických panelů nejsou poskytovány obrovské granty?

Odpovědět


foto- parní cyklus má taky přes 40%

Josef Hrncirik,2015-09-14 07:10:42

stále není nikde vyřešeno skladování el. energie.
Je alespoň koncentrovaný zdroj klasika či atom s pružnou regulací a startem.

Odpovědět


foto- parní cyklus má taky přes 40%

Josef Hrncirik,2015-09-14 07:10:58

stále není nikde vyřešeno skladování el. energie.
Je alespoň koncentrovaný zdroj klasika či atom s pružnou regulací a startem.

Odpovědět


tuto kopii vzniklou nepozorností prosím vymazat

Josef Hrncirik,2015-09-14 21:24:31

Odpovědět

protón bórová fúzia

Maroš Štulajter,2015-09-08 22:09:20

o tejto fúzii je tento článok http://www.boinc.sk/clanky/ekologicka-jadrova-energia-bezneutronova-fuzia-cast-i zapálenie a odoberanie energie je iné ako v klasických reaktoroch

Odpovědět


protón bórová fúzia je zoufalý pokus

Josef Hrncirik,2015-09-10 21:48:15

mít bezneutronový reaktor do lodi či do tanku.
Aby to fungovalo, musí tam být takové podmínky, že bude radioaktivní i vodík.
Teplota musí být dle německé wiki kernfusion minimálně 10x větší než u D+T a i pak je nutná zdržná doba aby to alespoň trochu vyhořelo 500x větší.
Píší že B+H bude mít takové brzdné a cyklotronové záření, že to nemůže se ziskem hořet asi nikdy.
Prostě kdo to myslí vážně měl by se zabývat Lawsonovými kriterii a odpovídajícími grafy.
Zapálit by se to snad dalo pouze v extrémně nerovnovážné plazmě s příšerným magnetickým polem po nesmírně krátkou dobu.
Slovenský článek je běžné žvanění, přímá konverze bez páry je tam podána takřka směšně.
Odkaz na fúzi laserem vlastně ukázal že ze zapalovací energie 15 J vyhořelo pouze cca 10**3 alfa, tj. řekněme 333 B.
Když zkusili zapálit D+D vzniklo cca 10**6 neutronů, tj. hořelo to cca 100x lépe.
D+T by nejspíš hořel oproti B+H řekněme 10000x lépe.
Video, které Osel ukazuje je vynikající komika.
Teplota je cca 1000x menší než potřebují. Neudávají ani koncentraci či tlak, ani energii.
Na ose y mají veselý titul "plazma size" ale tají, jestli mají alespoň S a kdy budou v L.
Do XXL je asi dost daleko.
Jejich ideálem je zahřívat to co nejdéle, ale potom to bude ha ha termalizované s brems a cyklotrone strahlungem
a marné a marné.

Odpovědět

Tajné fúzní bratrstvo udělalo trvalý prú

Josef Hrncirik,2015-09-04 12:57:18

lom v raktoru.
Hlavně tím, že není jasné kolik energie tam dodali, kolik paliva ohřáli a jaké by měli být koncentrace, teploty a doby zdržení aby palivo vyhořelo alespoň z 10%.
Prostě jim došla štáva? (money?)
Při extrémních podmínkách fúze tam stejně vznikne z násady cca 1% neutronů vedlejšími reakcemi.
To je ale také tajné.
Alespoň slíbili že ušetří na parním cyklu.

Odpovědět

Nebylo by možné

Pavel Aron,2015-09-04 11:36:27

Zkusit fúzi zapalovat laserem v malém množství materiálu opakovaně jako v zážehovém motoru ?
Odpadly by problémy s nestabilitou.

Odpovědět


Nebylo by možné

Josef Hrncirik,2015-09-04 11:59:45

nedaří se to ani u nejzápalnější směsi D+T. Pulzy jsou:
a) slabé málo E,
nestabilitu dokonale překoná
b) příliš dlouhé pulzy (cca 1m světla místo jen poloměr terče ,5 mm nebo 1 vlnová délka či haha 1/2 vlny)
c) s problematickou synchronizací
d) s problematickým fokusováním

Odpovědět


Re: Nebylo by možné

Daniel Konečný,2015-09-04 11:59:46

Teoreticky ano, dohledejte si: National Ignition Facility

Odpovědět


Re: Re: Nebylo by možné

Pavel Aron,2015-09-04 13:46:11

Díky, podívám se

Odpovědět


netušil jsem, že existuje perfektní článek

Josef Hrncirik,2015-09-06 15:21:52

Karel Rohlena : inerciální fúze, referáty ELI beams eu

Odpovědět

Palo Priezvisko,2015-09-04 10:41:45

5ms za 70 rokov vyskumu a vyvoja? uf tak to sa na pouzitelny produkt este nacakame...

Odpovědět


Re:

Palo Priezvisko,2015-09-04 10:54:40

btw aka najmensia moze byt vodikova bomba? nebolo by realizovatelnejsie spravit velku pevnu podzemnu nadrz, tam odpalit vodikovu bombu dostatocne malu aby to nadrz ustala, natlacit tam najeke medium a uz len odcerpavat teplo?

Odpovědět


Re: Re:

Marek Fucila,2015-09-04 11:26:17

Tiez mi napadlo, ci sa neda nejako uchovat energia z vodikoveho vybuchu.:-) Ale toto riesenie nema asi daleko od cerpania geotermalnej energie a ak by bolo realizovatelne, asi by bolo nebezpecnejsie a drahsie.

Odpovědět


Re: Re:

Petr Hájek,2015-09-04 11:29:20

Fůzní reaktor má k vodíkové bombě asi stejně daleko jako jaderný reaktor k jaderné bombě...
Navíc zatím všechny vodíkové bomby jsou "startovány" malou jadernou náloží...

Odpovědět


Re: Re: Re:

Marek Fucila,2015-09-04 15:22:38

O tom nikto nepochybuje pointa bola v tom, že vodíkovú bombu na rozdiel od efektívneho fúzneho reaktora vyrobiť vieme. Využiť jej energiu zmysluplne je samozrejme sci-fi, ale už aj ITER sa začína dostávať do tejto kategórie.:-) Tá jadrová rozbuška je dobrý protiargument.

Odpovědět


nejlepší je radioaktivní teplíčko z Fukušimy

Josef Hrncirik,2015-09-04 12:03:04

Odpadní teplo zdarma, za odběr jsou dotace

Odpovědět

Proč tomu říkají fúze,

Karel Petr,2015-09-04 10:31:32

když se podle obrázku jedná o reakci se složeným jádrem, končící třemi jádry menšími než jádro výchozí? To bych mohl nazvat fúzí i štěpení U235 neutronem - také nejdřív neutron s uranem "fúzuje" a teprve pak se rozpadne. (Možná že je zavádějící pouze obrázek; kdyby se excitované složené jádro C12 gama přechody uklidnilo do základního stavu, pak by to fúze byla).

Odpovědět


říkají tomu fúze, aby stouply akcie

Josef Hrncirik,2015-09-04 12:04:49

Odpovědět

Nerozumím

Miroslav Sláma,2015-09-04 08:49:24

A z celého článku vůbec nejméně rozumím výrazu "… méně náročnější na konstrukci a …". Co znamená "méně více náročný"?

Odpovědět


já zas rozumím jen právě tomuto

Josef Hrncirik,2015-09-04 12:32:38

Odpovědět

Ach jo

Daniel Konečný,2015-09-03 21:29:46

Proč jen jsme na výzkum fúze nenasadili Mrakoplaše? Už dávno to mohlo fungovat.

Odpovědět


Re: Ach jo

Mrakoplaš Skywalker,2015-09-03 21:37:28

No však.

Odpovědět


Re: Re: Ach jo

Daniel Konečný,2015-09-04 09:47:44

Ještě není pozdě. Zavazuji se,že Vám na to dvakrát týdně zapůjčím dílnu a možná i kuchyň. Pro dobro lidstva.

Odpovědět


Re: Re: Re: Ach jo

Mrakoplaš Skywalker,2015-09-04 11:07:48

:-) Díky, to by mělo stačit.

V symetrické komoře je to stejná snaha jako rozlousknout v pěsti vlašský ořech. Víc vlastně ani není potřeba sdělit.

Odpovědět


Široký běžně vymáčkl ze suchého kamene

Josef Hrncirik,2015-09-04 12:12:31

potřebné množství pitné vody i bez přitesávání kamene či pěsti.

Odpovědět


Re: Široký běžně vymáčkl ze suchého kamene

Mrakoplaš Skywalker,2015-09-04 12:16:26

To ano, ovšem Široký měl sílu 15ti Temelínů.

Odpovědět


mrakoš neprošel Turingovým testem

Josef Hrncirik,2015-09-04 12:30:45

Nerozlišuje power x force

Odpovědět


Re: mrakoš neprošel Turingovým testem

Mrakoplaš Skywalker,2015-09-04 12:34:23

Ztrácím tu čas, jako obvykle.

Odpovědět


ale je to čtivé, a trousí se z toho rozumná fyzika

Josef Hrncirik,2015-09-04 13:01:10

Stačí to znegovat

Odpovědět


Re: ale je to čtivé, a trousí se z toho rozumná fyzika

Mrakoplaš Skywalker,2015-09-04 13:06:17

Ztrácím tu čas.

Odpovědět

Mrakoplaš Skywalker,2015-09-03 16:18:54

Kdy? No přece až se bude znát optimální tvar fůzní komory.

Odpovědět


Re:

Petr Kr,2015-09-03 16:49:46

Optimální tvar už existuje 14 mld. let. Je to koule.

Odpovědět


Re: Re:

Mrakoplaš Skywalker,2015-09-03 17:31:21

Prdy dudy.

Odpovědět


Re: Re: Re:

Petr Kr,2015-09-03 20:06:00

Dudy? Je to nástroj hudebníka.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re:

Mrakoplaš Skywalker,2015-09-03 20:18:48

Vybral jste si skutečně ten nejzajímavější ze tří příspěvků.

Odpovědět


hudeb

Josef Hrncirik,2015-09-04 12:14:08

nic

Odpovědět


Re: Re:

Mrakoplaš Skywalker,2015-09-03 17:35:44

Koule je vůbec ten nejhorší tvar. 99% energie se spotřebuje na honění hmoty v symetrickém trojrozměrném kluzišti. Komora tvaru koule to je totéž jako si vzít na sprint lakýrky podmazané vazelínou.

Odpovědět


Re: Re: Re:

Mrakoplaš Skywalker,2015-09-03 20:33:46

Abych to trochu doupřesnil. V kouli se fůzní materiál slije v kompaktní hmotu, která namísto fůze, začne rotovat jak zběsilá.

Odpovědět


Tto je však přesně definice FUUZE

Josef Hrncirik,2015-09-04 12:25:47

Samozřejmě se pak NATO nafúzuje okolí.
Zatím se jim to nedaří, došel jim džus.

Odpovědět


Re: Re: Re:

Mrakoplaš Skywalker,2015-09-03 20:39:49

V kouli není palivo "o co opřít", a vkládaná energie se takřka celá proměňuje v energii kinetickou celého palivového bloku.

Odpovědět


A nakonec i reaktorového bloku.

Josef Hrncirik,2015-09-04 12:36:01

Odpovědět


Re: Re: Re:

Mrakoplaš Skywalker,2015-09-03 20:47:21

Když mám být vtipný, tak za danných okolností má nejvyšší šanci na úspěch tokamak s výrobní vadou.

Odpovědět


i 1% se dobře vyjímá ve výroční zprávě

Josef Hrncirik,2015-09-04 12:27:46

Odpovědět


Re: Re:

Mrakoplaš Skywalker,2015-09-03 17:39:53

Kalebasa, to je jinší kafe.

Odpovědět


Re: Re: Re:

Petr Hájek,2015-09-04 11:31:17

Jo, nebo klobasa... :D

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