0

sdílení

Díky jaderné fúzi budeme zřejmě moci vyrobit neomezené množství čisté energie

Zuzana Benková / 27. ledna 2017 / Zajímavosti

zdroj: sciencemag.org

Dnes, kdy se svět snaží zbavit závislosti na fosilních palivech a touží nakrmit svůj rostoucí apetit po energii, se objevuje technologie, která zní až příliš dobře na to, aby byla skutečností. Slyšel jsi už o jaderné fúzi?

 

Za předpokladu, že technologie funguje, termojaderná energie nám nabídne obrovské množství čisté energie s téměř neomezeným zdrojem paliva a prakticky nulovými emisemi oxidu uhličitého. Otázkou je, zda opravdu funguje. Na odpovědi pracují týmy vědců z celého světa a na její zjištění jsou vynakládány miliardy dolarů.

Nová kapitola termonukleárního výzkumu byla odstartována v únoru loňského roku. V německém Greifswaldu byl otevřen Wendelstein 7-X. Jde o miliardový experimentální fúzní reaktor, který využívá stelarátor (zařízení pro udržení plazmy z důvodu využití termojaderné reakce k výrobě energie).

Předpokládá se, že v roce 2021 bude schopen nepřetržitě pracovat až 30 minut, což by představovalo rekordní čas pro práci fúzního reaktoru. Jde o velký krok vedoucí k důležité vlastnosti termonukleární elektrárny budoucnosti – nepřetržitému provozu.

W-7X však není jediný reaktor ve hře. Na jihu Francie se staví další experimentální jaderný reaktor INTER, který využívá jiný typ zařízení, tokamak.

I přesto, že W-7XITER používají jiný typ fúzního reaktoru, oba projekty se navzájem doplňují a je pravděpodobné, že inovace v jakémkoliv z nich se eventuálně promítnou do fungující elektrárny založené na jaderné fúzi.

Výstavba reaktoru ITER, Francie,  zdroj: sciencemag.org

Jak to funguje?

Jaderná fúze se snaží napodobit energii pohánějící naše Slunce, kdy dochází ke spojení dvou velmi lehkých atomů, jakými jsou například vodík a helium. Výsledný tavený atom je ve finální podobě o něco lehčí než původní dva atomy. Rozdíl v hmotnosti, který vzniká, je následně přeměněn, podle Einsteinovy rovnice E = mc2, na energii . Ale je tu menší háček. Na podporu obou atomů k fúzi je třeba zahřát je na miliony stupňů Celsia. K vytvoření tak přehřátého paliva je potřebný obrovský výkon. Vzniká tak ionizovaný plyn, nebo-li plazma, která je obsažena v magnetickém poli, takže se ve skutečnosti nedotýká vnitra reaktoru.

Co dělá W-7X tak zajímavým, je právě jeho stelarátor. Obsahuje vakuovou komoru vloženou v magnetické lahvi, která sestává ze 70 supervodivých magnetických cívek. Ty produkují silné magnetické pole uzavírající horkou plazmu.

Stelarátor,  zdroj: sciencemag.org

Stelarátorytokamaky jsou toroidní zařízení (ve tvaru šišky), která se používají při výzkumu jaderné syntézy. Při experimentech silné toroidní nebo kruhové magnetické pole vytváří jakousi magnetickou láhev, která uzavírá plazmu. Nicméně, zatímco plazma je dobře upevněna v komoře ve tvaru šišky, magnetické pole se potřebuje kroutit. V tokamaku na vytvoření požadované stočené cesty plazmou protéká velký proud. Ten však může způsobit nestability, které vedou k narušení plazmy. Pokud se plazma naruší, do reaktoru se musí vpustit plyn na uhašení plazmy a prevenci před možným zničením experimentu. V stelerátou se kroucení magnetického pole docílí tím, že se točí celý stroj. To odstraňuje velký toroidní (prstencový) proud, díky čemuž je plazma uvnitř stabilnější.

Vlevo tokamak, vpravo stelarátor,  zdroj: youtube.com

Zatímco W7-XITER využívají rozdílné přístupy, většina používaných technologií je stejná. V obou případech jde o toroidní supravodivé stroje, které využívají externí topné systémy na ohřev plazmy, jakými jsou rádiové frekvence či neutrální vstřikování. Mají mnoho společného i co se týče technologií diagnostiky plazmy.

V elektrárně se spojují těžké izotopy vodíku a vzniká helium spolu s neutronem. Zatímco helium je obsaženo v plazmě, neutron má neutrální energetický náboj a „střílí do přikrývky“, která obklopuje plazmu. Dochází tak k ohřevu, který pohání parní turbínu vyrábějící elektřinu.

zdroj: new.math.uiuc.edu

Společnou potřebou fúzní energie je vyvinout materiály, které snesou vysoké teplorychlé neutrony vytvořené fúzní reakcí. Bez ohledu na typ musí první stěna reaktoruvydržet masivní bombardování vysoce energetických částic, a to po celou dobu životnosti.

Proto je v této fázi ještě brzy na to říci, zda tokamak nebo stelerátor budou využívány komerčními elektrárnami. Ale začátek výzkumné činnosti W-7X pomůže nejen rozhodnout, kterou technologii bude nejvhodnější realizovat, ale přispěje i cennými poznatky do případných budoucích experimentů. Možná se jednoho dne dočkáme opravdové energetické revoluce.

zdroj článku: sciencealert.com 
Přidat komentář (0)
[display_facebook_embed_rotate]