Tokamak Alcator dosáhl světového rekordu ve fúzi poslední den provozu  
Pohnutý osud amerického tokamaku Alcator skončil dalším zápisem do fúzní knihy světových rekordů.

 

Vnitřnosti tokamaku Alcator C-Mod. Kredit: Bob Mumgaard / Plasma Science and Fusion Center.
Vnitřnosti tokamaku Alcator C-Mod. Kredit: Bob Mumgaard / Plasma Science and Fusion Center.

Už dlouho sledujeme nanejvýš napínavý zápas fyziků s jadernou fúzí. Pokud si tuhle energii ochočíme, zaručí nám to pár klidných desetiletí, možná i století. Ale není to jednoduché, ani trochu. Jednoduchý nebývá ani osud experimentálních zařízení, která nám se zkrocením fúze pomáhají. Doprovázejí je přetažené rozpočty nebo naprosté rozpočtové katastrofy, o technických obtížích darmo mluvit. Někdy se ale stane zázrak, jako se to stalo s tokamakem Alcator.

Alcator v centru Plasma Science & Fusion Center. Kredit: Dan Brunner / Wikimedia Commons.
Alcator v centru Plasma Science & Fusion Center. Kredit: Dan Brunner / Wikimedia Commons.


Tokamak Alcator C-Mod je nebo přesněji řečeno byl zařízením centra Plasma Science and Fusion Center (PSFC) Massachusettského technologického institutu (MIT). Byl třetím tokamakem se silným magnetickým polem z dnes již velmi letité série Alcator (Alto Campo Toro, anglicky High Field Torus), kterého v MIT předcházely tokamaky Alcator A (1973-1979) a Alcator B/C (1978-1987). Alcator C-Mod fungoval od roku 1993 a během té doby opakovaně zlepšoval světový rekord v tlaku plazmatu. Ještě před pár týdny platil jeho rekord z roku 2005, kdy Alcator C-Mod dosáhl tlaku plazmatu 1,77 atmosfér.

V letošním roce měl být Alcator C-Mod už dávno rozebraný. Americké ministerstvo energetiky (DOE) stoplo financování tokamaku v roce 2012 kvůli penězům pro bezedný projekt ITER a osud Alcatoru visel na vlásku. Nakonec se ale potřebné desítky milionů dolarů našly, když Kongres kývl na další tři roky provozu. Příběh tokamaku Alcator C-Mod se definitivně uzavřel na začátku letošního podzimu 30. září 2016. Podle všeho to ale nebylo žádné vyhnití v ústraní kvůli nedostatku finančních prostředků. Tenhle tokamak odcházel oslnivě, za dunění fúzních reakcí. Se světem se rozloučil novým obdivuhodným rekordem, kterého dosáhl v úplně poslední den provozu. Teď už ho ale každopádně rozebírají.

Emoce nad rekordem Alcatoru. Kredit: Jim Irby/Plasma Science and Fusion Center
Emoce nad rekordem Alcatoru. Kredit: Jim Irby/Plasma Science and Fusion Center


Svůj vlastní rekord Alcator C-Mod vylepšil o zhruba 15 procent, a dosáhl tlaku plazmatu 2,05 atmosfér. Teplota plazmatu přitom přesáhla 35 milionů stupňů Celsia, tedy asi dvojnásobek teploty ve středu Slunce. V tomto plazmatu proběhlo asi 300 bilionů fúzních reakcí za sekundu, v objemu přibližně 1 krychlového metru. Rekordní plazma se udrželo po celé 2 sekundy, v magnetickém poli 5,7 tesla. 

ITER nabírá stále větší zpoždění. Kredit: ITER Collaborative.
ITER nabírá stále větší zpoždění. Kredit: ITER Collaborative.

Abychom jadernou fúzi zkrotili a mohli ji použít k výrobě energie, musíme uspět ve třech klíčových hodnotách. Plazma musí mít určitou teplotu, musí se udržet po určitou dobu, a musí mít určitou hustotu. Teplota s hustotou přitom dávají dohromady tlak plazmatu, který tím pádem představuje 2/3 z požadovaných cílů fúze. Jinými slovy, tlak plazmatu je klíčem k fúzi. Množství energie produkované fúzí totiž roste se čtvercem tlaku plazmatu. Jiné fúzní experimenty dosahují podobných teplot plazmatu, ale v tlaku plazmatu jsou zřetelně pozadu. Alcator je teď o 70 procent hodnoty tlaku před druhým zařízením v pořadí. 

Možná to bude znít neuvěřitelně, ale odborníci v tuto chvíli odhadují, že právě ustanovený rekord v tlaku plazmatu přežije Alcator o dalších nejméně 15 let. Pokud vůbec někdy bude spuštěn tokamak ITER, tak by sice měl mít objem asi 800 větší nežli Alcator C-Mod, bude ale fungovat se slabším magnetickým polem. Rekord Alcatoru by měl překonat právě ITER, ale nejdříve v roce 2032, kdy by měl ITER najet na plný výkon a dosáhnout tlaku plazmatu 2,6 atmosfér. Ale kdo ví. Fúzní energetika je očividně běh na strašlivě dlouhou trať a může se klidně stát, že se najednou objeví nějaká nová technologie, která pošle ITER do šrotu dřív, nežli ho vůbec spustí. 


Video:  New world record set by the team at Alcator C-Mod

Alcator C-Mod 360 degree tour


Literatura
MIT 14. 10. 2016, Wikipedia (Alcator C-Mod).

Autor: Stanislav Mihulka
Datum: 23.10.2016
Tisk článku

F Kladka -
Knihy.ABZ.cz
 
 
cena původní: 199 Kč
cena: 177 Kč
F Kladka

Související články:

Zachrání jadernou fúzi divoce tvarované stellarátory?     Autor: Stanislav Mihulka (25.10.2015)
Zbrusu nový stellarátor Wendelstein 7-X už žhaví plazma     Autor: Stanislav Mihulka (12.12.2015)
Čína hlásí nový fúzní rekord: V tokamaku drželi plazma 102 sekund!     Autor: Stanislav Mihulka (09.02.2016)
Fúzní megaprojekt nabral pětileté zpoždění     Autor: Stanislav Mihulka (20.06.2016)



Diskuze:

Není všechno zlato co se třpytí

milan řípa, Ustav fyziky plazmatu,2016-10-24 11:06:56

Dosažený tlak plazmatu Alcatatru je jistě zajimavý vysledek, ale jásat nad ním ve fúzním globálu připomína oslavování tritleta, který zaplaval rychleji než jeho kolegové. Triatlon, jak známo vyhraje ten, kdo je nerychlejší celkově, to je musí umět jezdit na kole a běhat. Alcator má slabší disciplinu zvanou teplota. 35 milionů je proti potřebným 150 milionům stupňů hodně málo. Faktem je, že Alcator se ani nesnaží být nejlepší "celkově". Piluje disciplinu zvanou "tlak" a to zejména poddisciplinu - hustotu plazmatu.Nicméně, zkušenosti Alcatoru jsou pochopitelně velmi cenné. Uvolněný fúzní výkon byl poslední den činnostiu Alcatoru pranepatrný a naprosto nesrovnatelný dosavadním rekordem evropského tokamaku JET, který již v roce 1997 dosáhl fúzního výkonu přes 16 MW.
Článek správně zdůrazňuje tři zásadní parametry fúzního plazmatu, to je jeho hustotu, teplotu a dobu udržení energie, ale zcela opomíná, že pro fungování fúzní elektrárny musí tyto tři parametry splňovat tzv. Lawsonovo kriterium: hustota x doba udrzeni musi byt větši než funkce zavisla na teplotě - f(T). Funce f(T) ma minimum právě kolem 150 milionu stupńů a pro 35 milionů má "zbytečně" velikou hodnotu.
Vzhledem k tomu. že koncept tokamaku funguje spolehlivě více jak 45 let, lze jen stěží očekávat zrození technologie, která tokamak ITER pošle do šrotu jak prorokuje autor. Ano ta technologie se tu objevit může, ale nebude mít vůbec nic společného s řízenou fúzí.

Odpovědět

ine fuzne koncepty

Blu .,2016-10-24 09:28:12

Su aj ine zdarne koncepty , napr:
- spheromak fusion reactor
- polywell fusion reactor
- dense plasma focus fusion
a ine .....
tieto su zatial na univerzitach , nie su tak stedro sponozrovane ako ITER , maju sancu Spheromaky na uspech ?

Odpovědět


Re: ine fuzne koncepty

milan řípa, Ustav fyziky plazmatu,2016-10-24 11:10:21

Tyto, tak zvane alternativni koncepty vycházejí z dávno opuštěných přístupů, ale proč ne. Jsou tu modernější technologie, je tu více znalosti a v nových podmínkách mohou být i nové výsledky.

Odpovědět


Re: Re: ine fuzne koncepty

Bluke .,2016-10-25 10:59:35

Dakujem , zaujal ma totizto tento prehladny prispevok z BOINC

http://www.boinc.sk/clanky/ekologicka-jadrova-energia-bezneutronova-fuzia-cast-i

http://www.boinc.sk/clanky/ekologicka-jadrova-energia-bezneutronova-fuzia-cast-ii

Odpovědět

Černobyl však nepřekonal

Josef Hrncirik,2016-10-23 21:17:29

Odpovědět

ITER 1500 MW

Stanislav Florian,2016-10-23 19:39:24

https://cs.wikipedia.org/wiki/Tokamak
Fúzní výkon ITER by měl být asi 1500 MW. Objem myslím 2 000 m3 plazmy. Řádově tedy 1 MW/m3 půazmy u ITER. Má být v provozu pro výrobu energie za tradičních 30 let.

Odpovědět


Re: ITER 1500 MW

Milan Krnic,2016-10-23 19:55:54

Vzhledem k možnému vývoji (zmiňováno na konci článku), by se šiklo i vyčíslení, kolik hodí po rozebrání ve sběrně surovin.

Odpovědět


Re: ITER 1500 MW

Josef Hrncirik,2016-10-23 20:58:57

mám pocit, že tam má být cca 8 atm, teplotu a hustotu i dobu zdržení a vyhoření jsem už zapomněl. Určitě nedokáží připálit nic jiného než přesnou směs T + D

Odpovědět


Re: ITER 1500 MW

milan řípa, Ustav fyziky plazmatu,2016-10-24 11:13:32

ITER počítá s fúzním výkonem 500 MW, to je se zesílením 10 (ohřevový výkon bude 50 MW). ITER nebude vyrábět energii pro výrobu třebas elektřiny, ale veškerý vyrobený výkon se bude musit uchladit, to je rozptýlit do okolí.

Odpovědět

Tlak

Alexandr Kostka,2016-10-23 19:04:48

Ehm, nemá být náhodou ve slunci při fůzní reakci tlak obecně milionů atmosfér, nebo ještě větší?

Odpovědět


Re: Tlak

Josef Hrncirik,2016-10-23 19:32:46

Slunce fúzuje poctivě bez T a nejspíše i D vodík H. Proto má určitě méně než 2 kW/m3 (mám pocit zlomky W), i při tlacích GPa, teplotu nazpaměť neznám.
Pozemšťané naštěstí nedokáží zapálit ani LiH, jen LiD, natož H2O a kotlích ožižlávají jen T + D .

Odpovědět


Re: Tlak

Milan Krnic,2016-10-23 19:34:38

Má. Blížíme se. :)

Odpovědět

Díky. Sfúzovali tedy 2 kila Joulů, určitě ne meloun. Aparatura pak byla našrot.

Josef Hrncirik,2016-10-23 13:33:52

Odpovědět


Re: Díky. Sfúzovali tedy 2 kila Joulů, určitě ne meloun. Aparatura pak byla našrot.

Petr Kr,2016-10-24 08:20:02

Myslím, že rekord padl právě proto, že to zařízení prostě jelo nadoraz a bylo tudíž odepsané za 2 sekundy.
Ale lze uznávat rekordy tohoto typu? To by pak Černobyl měl rekord ve výkonu také.

Odpovědět


Re: Díky. Sfúzovali tedy 2 kila Joulů, určitě ne meloun. Aparatura pak byla našrot.

Josef Hrncirik,2016-10-25 11:28:30

Hlavně neuvedli kolik J do toho vrazili, aby získali např. ty zmiňované získané 2 kJ

Odpovědět

Protože není bilión jako bilión

Josef Hrncirik,2016-10-23 10:52:15

1 m3 plazma fúzí produkoval po dobu 2s spíše fúzní výkon 1 W, než 1 kW

Odpovědět


Re: Protože není bilión jako bilión

Juraj Chovan,2016-10-23 11:40:02

http://www.ibtimes.com/nuclear-fusion-world-record-mits-alcator-c-mod-tokamak-breaks-its-own-plasma-pressure-2432110
"In this particular experiment, the plasma produced 300 trillion fusion reactions per second and was contained through a 5.7 tesla magnetic field."
Takže tentokrát je to v článku správne a jedná sa o náš (európsky) bilión.
Mimochodom, neprekvapuje že EÚ už dlhé roky nevie s USA uzavrieť obchodnú dohodu keďže sa s ľuďmi za Veľkou mlákou nevieme dohodnúť ani na tom koľko núl má číslo reprezentované slovom "billion"...

Odpovědět




Pro přispívání do diskuze musíte být přihlášeni