Sledujte, jak pětisekundový puls rozsvítí JET reaktor
Evropští vědci tvrdí, že udělali velký průlom ve své snaze vyvinout praktickou jadernou fúzi – energetický proces, který pohání hvězdy.
Laboratoř JET se sídlem ve Spojeném království překonala svůj vlastní světový rekord v množství energie, kterou dokáže získat stlačováním dvou forem vodíku.
Pokud se podaří úspěšně obnovit jadernou fúzi na Zemi, má potenciál prakticky neomezených dodávek nízkouhlíkové energie s nízkou radiací.
Experimenty vyprodukovaly 59 megajoulů energie během pěti sekund (11 megawattů energie).
To je více než dvojnásobek toho, co bylo dosaženo v podobných testech v roce 1997.
Nejedná se o masivní energetický výdej – stačí pouze k uvaření vody v hodnotě asi 60 konvic. Ale důležité je, že ověřuje konstrukční rozhodnutí, která byla učiněna pro ještě větší fúzní reaktor, který se nyní staví ve Francii.
„Experimenty JET nás posunuly o krok blíže k fúzní energii,“ řekl Dr. Joe Milnes, vedoucí operací v laboratoři reaktoru. „Ukázali jsme, že dokážeme vytvořit mini hvězdu uvnitř našeho stroje a podržet ji tam po dobu pěti sekund a získat vysoký výkon, který nás skutečně přenese do nové sféry.“
Foto: Proces by se nakonec použil k pohonu parních turbín k výrobě elektřiny
Zařízení ITER v jižní Francii je podporováno konsorciem světových vlád, včetně členských států EU, USA, Číny a Ruska. Očekává se, že to bude poslední krok k prokázání toho, že se jaderná fúze může stát spolehlivým dodavatelem energie ve druhé polovině tohoto století.
Provoz elektráren budoucnosti založených na fúzi by neprodukoval žádné skleníkové plyny a pouze velmi malé množství radioaktivního odpadu s krátkou životností.
„Tyto experimenty, které jsme právě dokončili, musely fungovat,“ řekl generální ředitel JET prof Ian Chapman. „Pokud by to nefungovalo, měli bychom skutečné obavy, zda ITER dokáže splnit své cíle.
„Bylo to velkolepé a skutečnost, že jsme dosáhli toho, co jsme dokázali, byla zásluhou brilantnosti lidí a jejich důvěry ve vědecké úsilí,“ řekl BBC News.
Stěny reaktoru JET byly změněny na materiál vyrobený z berylia a wolframu
Fúze funguje na principu, že energii lze uvolnit stlačováním atomových jader spíše než jejich štěpením, jako v případě štěpných reakcí, které pohánějí stávající jaderné elektrárny.
V jádru Slunce to umožňují obrovské gravitační tlaky při teplotách kolem 10 milionů Celsia. Při mnohem nižších tlacích, které jsou na Zemi možné, musí být teploty k produkci fúze mnohem vyšší – nad 100 milionů stupňů Celsia.
Neexistují žádné materiály, které by vydržely přímý kontakt s takovým teplem. Aby bylo dosaženo fúze v laboratoři, vědci vymysleli řešení, ve kterém je přehřátý plyn nebo plazma držen uvnitř magnetického pole ve tvaru koblihy.
Společný evropský torus (JET), umístěný v Culhamu v Oxfordshire, je průkopníkem tohoto fúzního přístupu již téměř 40 let. A za posledních 10 let byl konfigurován tak, aby replikoval očekávané zařízení ITER.
Oznámení o fúzi je skvělá zpráva, ale bohužel to nepomůže v našem boji za zmírnění dopadů změny klimatu.
Existuje obrovská nejistota ohledně toho, kdy bude energie z jaderné syntézy připravena ke komercializaci. Jeden odhad říká možná za 20 let. Pak by se fúze musela zvětšit, což by znamenalo zpoždění možná o dalších několik desetiletí.
A tady je problém: potřeba bezuhlíkové energie je naléhavá – a vláda se zavázala, že veškerá elektřina ve Spojeném království musí mít do roku 2035 nulové emise. To znamená jadernou energii, obnovitelné zdroje a skladování energie.
Slovy mého kolegy Jona Amose: „Fúze není řešením, jak nás dostat na čistou nulu do roku 2050. Toto je řešení pro moc společnosti v druhé polovině tohoto století.“
Prezentační šedá linka
Preferovaným „palivem“ francouzské laboratoře pro výrobu plazmy bude směs dvou forem nebo izotopů vodíku nazývaných deuterium a tritium.
JET bylo požádáno, aby předvedlo obložení toroidní nádoby o objemu 80 kubických metrů, která obklopuje magnetické pole, které by s těmito izotopy efektivně fungovalo.
Pro své rekordní experimenty v roce 1997 použilo JET uhlík, ale uhlík absorbuje tritium, který je radioaktivní. Takže pro nejnovější testy byly zkonstruovány nové stěny plavidla z kovů beryllium a wolfram. Ty jsou 10x méně savé.
Vědecký tým JET pak musel vyladit svou plazmu, aby v tomto novém prostředí efektivně fungovala.
„Je to úžasný výsledek, protože se jim podařilo prokázat největší množství energie z fúzních reakcí ze všech zařízení v historii,“ komentoval Dr. Arthur Turrell, autor knihy The Star Builders: Nuclear Fusion And The Race To Power The Planet.
„Je to mezník, protože prokázali stabilitu plazmy přes pět sekund. To nezní moc dlouho, ale v jaderném časovém měřítku je to opravdu velmi, velmi dlouhá doba. A je velmi snadné přejít z pěti sekund na pět minut nebo pět hodin nebo ještě déle.“
Francouzský prezident François Mitterrand a královna formálně otevřeli JET v roce 1984
JET už ve skutečnosti nemůže běžet, protože jeho měděné elektromagnety se příliš zahřívají. Pro ITER budou použity vnitřně chlazené supravodivé magnety.
Je známo, že fúzní reakce v laboratoři spotřebují k zahájení více energie, než mohou vydat. U Jetu se k provádění experimentů používají dva 500 megawattové setrvačníky.
Existují však solidní důkazy, že tento deficit lze v budoucnu překonat, když se bude plazma zvětšovat. Objem toroidní nádoby ITER bude 10krát větší než objem JET. Doufá se, že se francouzská laboratoř obejde bez ztrát. Komerční elektrárny, které přijdou poté, by pak měly vykazovat čistý zisk, který by mohl být dodáván do elektrických sítí.
Je to dlouhá hra a je důležité, že z přibližně 300 vědců pracujících jako JET je čtvrtina v rané fázi své kariéry. Budou muset nést štafetu výzkumu kupředu.
„Fúze trvá dlouho, je složitá, obtížná,“ řekla třicátnice doktorka Athina Kappatouová. „To je důvod, proč musíme zajistit, aby z jedné generace na druhou byli vědci, inženýři a technický personál, kteří mohou věci posouvat vpřed.“
Mnoho technických problémů však zůstává. V Evropě na těchto výzvách pracuje konsorcium Eurofusion, které zahrnuje přibližně 5 000 vědeckých a technických expertů z celé EU, Švýcarska a Ukrajiny.
Účastníkem je i Velká Británie. Jeho plné zapojení do ITER však nejprve bude vyžadovat, aby se Británie „přidružila“ k určitým vědeckým programům EU, což bylo dosud zdržováno neshodami ohledně obchodních ujednání po brexitu, zejména ve vztahu k Severnímu Irsku.
JET bude pravděpodobně vyřazen z provozu po roce 2023 a ITER zahájí plazmové experimenty v roce 2025 nebo brzy poté.
Reaktor ITER je ve výstavbě v Cadarache na jihu Francie
Zdroj: bbc.com
