Tokamak CAT by se mohl stát praktickou fúzní elektrárnou  
Compact Advanced Tokamak se stlačeným plazmatem je zatím zcela teoretický. Pokud jsou ale superpočítačové modely správné, tak by měl vyrábět podstatně více energie, než kolik sám spotřebuje. Za rok to nebude, ale v příštích desetiletích by se mohly objevit fúzní elektrárny s praktickými kompaktními tokamaky.
Schéma projektu. Kredit: General Atomics.
Schéma projektu. Kredit: General Atomics.

Fúzní energetika je stále spíše snem než skutečností. Ale pracuje se na tom. Tým General Atomics DIII-D National Fusion Facility, což je největší zařízení pro výzkum fúze ve Spojených státech, vytvořil koncept malého kompaktního tokamaku, který by se mohl stát základem praktické fúzní elektrárny. Klíčem k úspěchu je v případě tohoto tokamaku stlačené plazma.

 

Logo. Kredit: General Atomics
Logo. Kredit: General Atomics

Tokamak Compact Advanced Tokamak (CAT) se stlačeným plazmatem týmu DIII-D má průměr 8 metrů a mohl by dodávat 200 MW „čisté“ energie, tedy po odečtení energie nezbytné pro spouštění a udržování fúze. Pokud by byl tento projekt dotažený k realizaci, tak by to nejspíš byla první fúzní elektrárna schopná produkovat více energie, než sama spotřebuje. Momentálně nejlepší fúzní reaktor vyrobí 67 procent energie oproti té, kterou sám spotřebuje.

 

 

Tokamak v zařízení DIII-D. Kredit: Rswilcox / Wikimedia Commons. CC BY-SA 4.0
Tokamak v zařízení DIII-D. Kredit: Rswilcox / Wikimedia Commons. CC BY-SA 4.0

 

Tvůrci tokamaku CAT využili speciální modelování fúzní fyziky, které umožňuje napodobit různé parametry, s nimiž by se mohl takový fúzní reaktor setkat.

 

Superpočítač Cori. Kredit: Lawrence Berkeley National Laboratory.
Superpočítač Cori. Kredit: Lawrence Berkeley National Laboratory.

Z jejich modelů vyplynulo, že naprosto zásadní je stlačování plazmatu. Zvyšuje výkon fúze a zároveň snižuje energetickou náročnost celého systému, což vede ke zvýšení množství vyráběné energie, takže CAT dodává více energie, než sám spotřebuje.

 

 

Jsou to samozřejmě jen modely. Nicméně, podle autorů studie jejich výsledky podporují životaschopnost kompaktních tokamaků a ukazují, že by takové tokamaky mohly být zajímavým řešením pro energetiku. Na výzkumu se zásadním způsobem podílel superpočítač Cori, na němž modelovali odborníci amerických laboratoří Oak Ridge National Laboratory. Modelování s komplexní fyzikou týmu DIII-D velmi usnadnilo práci.

 

Badatelé jedním dechem zdůrazňují, že jejich studie je velice abstraktní. Jejich cílem bylo podpořit další výzkum fúze se stlačeným plazmatem. Jestli se tento směr fúzní energetiky prosadí, tak ještě nejspíš uběhne mnoho let, než se objeví takový tokamak, o fúzní elektrárně ani nemluvě. Na druhou stranu to ovšem znamená, že máme čas intenzivně zkoumat a vyvíjet, stejně jako získávat pozornost veřejnosti a shánět nezbytné finance.

 

Literatura

Popular Mechanics 5. 4. 2021.

Datum: 06.04.2021
Tisk článku

Související články:

Jádro vrací úder: Startup NuScale vyvíjí převratný malý reaktor     Autor: Stanislav Mihulka (16.12.2019)
Malé modulární reaktory slibují ekonomickou produkci vodíku     Autor: Stanislav Mihulka (16.12.2020)
Technologie fúze magnet. terčíku by mohla být praktičtější než tokamaky     Autor: Stanislav Mihulka (26.01.2021)



Diskuze:

Krásné

Petr Jíčínský,2021-04-08 21:07:42

Krásný obrázek "Schéma projektu", za dvacet let se změní jenom to, že bude barevnější :-)

Odpovědět

Michal9703 Devetsedm,2021-04-07 20:46:21

A co až se to (za 50 let) opravdu podaří a lidstvo bude mít neomezené množství extrémně levné energie? Co si s tím počne? Neztratí motivaci? Energetická efektivita je imperativem nejen inženýrských kanceláří, ale i celé evoluce všeho živého od věků. Nebude svět, kde s energií není třeba šetřit, mnohem ohyzdnější než ten současný?

Odpovědět


Re:

Z Z,2021-04-08 14:17:30

No veru, o koľko menej ohyzdnejší by mohol byť svet, keby boli včas zakázané všetky zlé stroje počnúc parným strojom!
Aké by to bolo pekné, keby po mestách bohatší chodili na koňoch a chudobnejší pešo pomedzi konský trus!
V porovnaní s dnešnými ohyzdným svetom.

Odpovědět


Re: Re:

Michal9703 Devetsedm,2021-04-09 07:38:53

Nepochopeno. Myslel jsem to tak, že třeba místo malých, aerodynamických aut budou všude jezdit obrovské maringotky, protože energeticky to bude jedno.

Odpovědět


Re: Re: Re:

Z Z,2021-04-09 22:48:28

Ak by teoreticky teraz existovali fúzne elektrárne schopné vyrábať elektrinu za trebárs 10 % súčasnej ceny:
Väčšina áut jazdí na benzín, naftu, zemný plyn.
Pre cenu jazdenia elektromobilov je podstatná cena ich batérie a jej opotrebenie.
Aj pre cenu samotnej elektrickej energie je z veľkej časti dôležitá cena za distribúciu.
Teda aby bola cena za jazdenie elektromobilom oveľa nižšia, než súčasná, sú dôležitejšie iné veci než cena za samotnú el. energiu.
S maringotkou sa bude zle parkovať pred obchodom či panelákom, aj parkovacie poplatky sú za ňu väčšie.
Ak by teoreticky v súčasnosti výrazne klesla cena el. energie, mohlo by to spôsobiť rozvoj takých oblastí, ako vlaková doprava a pod. na úkor iných spôsobov dopravy, čo je asi v rozpore s obávaným zvýšením "ohyzdnosti".

Odpovědět

Jará Šustr,2021-04-07 18:19:55

Křížek říkal, že silnou interakci nelze překonat, vypočítal, že všechna hmota se vejde maximálně do průměru Jupitera nebo dráhy Jupitera, už nevím. Žádný velký třesk nebyl, vesmír pulzuje od max. - min. - max. hustoty.
https://www.youtube.com/watch?v=3whGIIDeUjU&t=314s&ab_channel=LLionTV
Souvisí to s tím slučováním vodíku, ne?

Odpovědět

Přiznávám, že jsem skeptický

Bohuslav Rameš,2021-04-07 15:59:53

Cca pětačtyřicet let čtu články o úžasném novém světě fúzní energetiky. Za tu dobu (a za cenu x miliard) se nepovedlo vydojit z těch mašinek ani jediný Watt výkonu. Tak třeba za dalších pětačtyřicet let a dalších x miliard... Zdroje jsou.
Obvykle vědě fandím, ale při porovnání, kam se za padesát let od prvních krůčků dostaly jiné technologie, mně to tak nějak nedá nebýt skeptický.

Odpovědět

Ten článek je povrchní

Jan Jančura,2021-04-07 13:31:03

Ten článek je povrchní. To, že s tlakem v komoře Tokamaku roste podíl využitelné energie je dávno známo, bohužel zase to vyvolává jiné problémy. Daleko přesnější informace je v přednášce Jana Mlynáře na fyzik. čtvrtcích na webu Aldebaran. V té přednášce je řečeno, že zmíněny tokamak se stlačeným plazmatem vyžaduje magnetické pole o magnetické indukci 17 T (Tesla), což se doposud nepodařilo ani zdaleka vytvořit. V dnešních tokamacích se tak tak dosahuje 5T.

Odpovědět


Re: Ten článek je povrchní

Vitas Stradal,2021-04-07 17:00:24

Firma TokamakEnergy tvrdí, že umí 20T magnety. Tak nevím.

https://www.tokamakenergy.co.uk/tokamak-energy-exceeds-target-of-20-tesla-with-hts-magnets/

Odpovědět

Scifi

Jará Šustr,2021-04-07 11:41:08

Když vidím toto scifi tak vůbec nechápu jak lidstvu povedlo zprovozni JE.

Odpovědět


Re: Scifi

Jan Novák9,2021-04-07 12:40:12

Uran se rozpadá sám od sebe. Jde jenom o to rozpad řídit tak aby se nerozpadal moc pomalu ani moc rychle.
Jádra se samy neslučují. musíte je k tomu donutit za podmínek které žádná pevná hmota nevydrží. K tomu se ukázaly další problémy, např. jako to že se v plazmě samy od sebe vytvářejí zhuštěniny které potom vybuchují.
http://grandunification.com/hypertext/FusionInstabilities.html

Celkově je na wiki 61 nestabilit v plazmě. Ne všechny jsou ve fůzní plazmě, ale zase nevíme jestli se neobjeví další jak se bude zvyšovat výkon fůze.

Odpovědět


Re: Scifi

Pavel Hudecek,2021-04-07 12:42:57

Štěpnej reaktor je vlastně extra jednoduchej. Nemá daleko k dnes už 100letý představě "bedny se smolincem a vodou", kterou zmiňuje Fr. Běhounek v knížce „Atom děsí svět“ z roku 1947. Třeba varnej reaktor lze snadno vyrobit tak, že přijede náklaďák s palivem na most, vysype do řeky a už to jede:-) Bublinky páry se postarají o samoregulaci.

Naproti tomu, kontinuálně splňovat v pozemských podmínkách Lawsonovo kritérium... Zatím mě nikdo nepřesvědčil, že to za přijatelný peníze jde.

Odpovědět


Re: Scifi

Petr Pavlata,2021-04-08 21:07:45

Viděl jste, jak vypadal první štěpný reaktor? On to není žádný problém a pokud vy vám někdo prodal vhodné materiály (uran, těžkou vodu, dostatečně čistý grafit) nejspíš to zvládnete i v garáži.

Odpovědět

náklady vs. zisk

Libor Zak,2021-04-07 10:49:40

Zásadní bohužel není jen to, zda případná fúzní elektrárna vyprodukuje více energie, než kolik jí spálí, ale i to, jestli cena a energetické náklady na její výrobu a údržbu nebudou vyšší, nebo srovnatelné s tím, kolik bude schopna za dobu své životnosti vyprodukovat zisku. A samozřejmě je nutné počítat s reálnou inflací, finanční čarování centrálních bank a státu sice může ukazovat zelená čísla, ale reálně prostě Kirchhoffovy zákony neodrbete. Na každý zfalšovaný "zelený" zdroj musíte postavit další a další uhelné, plynové, nebo biomasové elektrárny.
Takže nové fúzní elektrárny musí být nejen bezpečné a výrazně účinnější, ale také poměrně levné a za rozumnou cenu udržovatelné.
Takže uvidíme.

Odpovědět


Re: náklady vs. zisk

Pavel Hudecek,2021-04-07 12:30:55

Bohužel musím s ekonomickou skepsí souhlasit. Když vidím Iter, tak je to nebetyčně drahý monstrum. Rovnou je jasné, e tudy cesta nevede. CAT bude snad lepší, ale nevím nevím.

Konkurence jsou klasický jaderky. Fungujou, paliva je dost. Je to jako s ropou: Říká se, že uranu je na pár desítek let. Jenže těžební technologie se zlepšují, takže to bude platit i za 100 let. A i kdyby ne, máme množivé reaktory a ty lze krmit thoriem, kterého je na desetitisíce let. Navíc se dá recyklovat použité palivo. Čím déle uleželé, tím to bude levnější.

Odpovědět


Re: náklady vs. zisk

Jan Novák9,2021-04-07 20:05:07

Ekonomická stránka se dá snadno vyřešit srovnáním cen na stejnou úroveň, což jak vidíme u srovnávání cen klasických aut a elektromobilů znamená nějaké ty dotace dražší strany, ale hlavně podstatné zdražení strany levnější, v energetice vyšší zdanění + např. povinné zachytávání a likvidace CO2 u plynových elektráren, uhelné budou rovnou zakázány.

U elektromobilů je vidět že dobíjecí stanice se uživí i když některé prodávají 1kWh za více než 25Kč. Takže se na takovou cenu můžeme těšit i doma, a to se by to pak stavělo...

To že to zničí ekonomiku vnímá vládnoucí třída jako plus, jak je vidět z vývoje ve světě. Pro skutečnou světovládu a zemi bez hranic je nutné srovnat životní úroveň někde doprostřed mezi Američana s MacMansion a pěti auty v rodině a bohatého Zulu s chýší z větví a pěti krávami. My máme tu smůlu že jsme mnohem blíž k tomu Američanovi, takže pro nás to představuje dlouhý sešup dolů. Takže Velký Reset, už zase....

Odpovědět


Re: náklady vs. zisk

Petr Pavlata,2021-04-08 21:18:48

Ono jde o to, že to nelze dělat stylem, že co kus, to originál. Pokud to zařízení bude fyzicky malé, a podaří se dostat alespoň trochu do sériové výroby, není důvod, aby bylo nějak moc drahé.
Hezký příklad jsou polovodiče, kde na výrobu potřebujete naprosto absurdně drahou technologii, ale v množství to rozpustí tak, že výsledný produkt je až absurdně levný (ostřejší kontrast na světě sand není, Faby na výrobu čipů jdou dnes i přes $15G, a velmi rychle zastarávají, zároveň se pak produkt touto technologií vyrobený prodává za cenu běžného českého oběda...)

Odpovědět

Lubomír Oršulík,2021-04-07 09:47:35

Jojo ještě 20let (znovu) a další miliardy. Je to jako se zdravotnictvím. Firmy, které v tom podnikají nepotřebují, aby třeba rakovina zmizela ze světa. Oni potřebují léčit. Ne vyléčit.

Odpovědět


Re:

Jan Novák9,2021-04-07 11:26:46

20 let? Jste extremní optimista.
ITER, výběr z wikipedie:
The initial international cooperation for a nuclear fusion project that was the foundation of ITER began in 1979!
The original technical objectives were established in 1992 and the original Engineering Design Activities (EDA) were completed in 1998.
ITER is over 70% complete toward first plasma as of 28 February 2021.

2035!! Planned: start of deuterium–tritium operation. (ta by měla být energeticky v plusu)

Pořád ale jde jenom o proof-of-concept, ne o elektrárnu.
The ITER thermonuclear fusion reactor has been designed to use 50 megawatts of heating power to create a plasma of 500 megawatts (thermal) for periods of 400 to 600 seconds. Špičková spotřeba 620MW, výroba 0.

Zajímavý článek:
https://thebulletin.org/2018/02/iter-is-a-showcase-for-the-drawbacks-of-fusion-energy/

Odpovědět


Re:

Petr Jíčínský,2021-04-08 21:05:44

Rakovina je stejně přirozená jako život, z toho vyplývá, že ji jaksi nelze vymýtit. Lék na rakovinu je mýtus. Vyléčení dostali skalpel, jed nebo radiaci a měli to štěstí, že přežili.
Jeden český doktor kdysi žákům medicíny říkal, že člověk má za život 80 ataků maligní rakoviny, které tělo vyřeší svým obranným systémem. Nám učitel patologie říkal, že 80% mrtvých mužů mělo rakovinu prostaty v různém stádiu aniž by to byla příčina smrti a oni o ní věděli. Dnes to většina díky screeningu protilátek vědí.

Odpovědět


Re: Re:

Karel Ralský,2021-04-11 13:37:01

Mám stejný názor jako Vy a i osobní zkušenost.

Odpovědět



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