Laser OMEGA. Kredit: University of Rochester/J. Adam Fenster.

V prosinci 2022 dosáhli v americkém výzkumném zařízení National Ignition Facility, které je součástí kalifornských laboratoří Lawrence Livermore National Laboratory, významného úspěchu. Po celkově asi 60 letech úsilí se jim povedlo soustavou 192 vysokoenergetických laserů zasáhnout palivovou peletu s deuteriem a tritiem, čímž došlo k implozi a zážehu fúze s inerciálním udržením (inertial fusion ignition reaction).

Byl to nepochybně úspěch, navíc již dlouho vytoužený. Zároveň je ale jasné, že do praktického využití fúzní energie zbývá ještě spousta práce. Zatím je možné průběžně vylepšovat stávající technologie a hledat nové nápady. Právě to dělal tým, který vedl Igor Igumenshchev z americké University of Rochester, stát New York.

Laboratory for Laser Energetics. Kredit: University of Rochester.

Řešili jednu z poměrně zásadních překážek, které dnes trápí fúzní inženýry – jak vyrábět palivové pelety, potřebné k provozu fúzního reaktoru uvedeného typu. V dnešní době se tyto pelety vyrábějí velmi komplikovaně a draze. Výrobní proces zahrnuje použití kapalného helia pro zmrazení deuteria a tritia na teplotu 11 K nad absolutní nulou. Pak je tento materiál v podobě vrstev použit k výrobě pelety.

Tento postup je ale dobrý tak maximálně pro laboratoře, kde se vyvíjí fúzní reaktor a kde se moc nestarají o útratu. Pro praktický provoz fúzního reaktoru, který by spolykal spoustu palivových pelet každý den, je takový výrobní postup velmi nevhodný.

Logo. Kredit: University of Rochester.

Tým University of Rochester proto od roku 2020 pracuje na technologii, která by umožnila výrobu palivových pelet přímo ve fúzním zařízení, s využitím vysokoenergetických laserů fúzního reaktoru. V takovém případě by výstřel fúzní soustavy laserů ještě před implozí a zažehnutím fúze vlastně vytvořil palivovou peletu.

Igumenshchev s kolegy nepoužili pevnou palivovou peletu. Namísto toho vpíchli deuterium a tritium do pěnové kapsule a tu umístili do ohniska palby fúzních laserů. Výstřel laserů nejprve vyvolá kolaps pěnové kapsule do sféry z deuteria a tritia, jejíž hustota je stejná jako u dnes používaného paliva pro tento typ fúze. Pak dojde k její implozi a zážehu fúze.

V tuto chvíli je nový typ zpracování palivových pelet pouhým experimentálním procesem, který ověřili v laboratořích Laboratory for Laser Energetics na University of Rochester, kde pracuje OMEGA, jeden z nejvýkonnějších laserů na světě. Badatelé nicméně věří, že by se z toho mohl stát životaschopný postup pro tvorbu palivových pelet pro tento typ fúze.

Video: Laboratory for Laser Energetics, University of Rochester

Literatura

New Atlas 13. 7. 2023.

Physical Review Letters 131: 015102.