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.

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.

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.

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.

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)

Autor: Stanislav Mihulka

Datum: 03.09.2015

Tisk článku

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?