Nové pokroky na cestě k termojaderné fúzi?

Pokud by se povedlo vědcům uskutečnit tento již přes 60 let starý sen, získali bychom zdroj energie minimálně milionkrát vydatnější (vztaženo k jednotce hmotnosti zpracovávaného paliva), než jaký máme k dispozici v případě jakýchkoliv chemických reakcí, ze kterých získáváme energii dnes. Není však vůbec jednoduché takový typ reakce, která probíhá také v nitru hvězd, zažehnout a udržovat v energetickém “plusu”. V tomto článku se nebudeme věnovat hlavnímu proudu výzkumu, který dnes tvoří mezinárodní termojaderný reaktor, tokamak ITER, budovaný ve Francii, ale poohlédneme se po trochu alternativnějších formách fúze.

Lockheed Martin - výzkumný tým v laboratořích Skunk Works

Tento důležitý vojensko-technologický dodavatel americké vlády vyhlásil, že bude schopen do 10 let vyrobit stomegawattový “kompaktní fúzní reaktor”, který se vejde do prostoru menšího nákladního auta. V podstatě by nejmenší kompaktní fúzní reaktor zabral plochu pouhých 3x2,5 metrů, při maximální výšce 2,5 metru. Vešel by se tak dokonce i do letadla, jemuž by mohl poskytovat energii pro nepřetržité létání bez nutnosti mezipřistání pro dotankování paliva. Podobné fúzní reaktory, s rozměry jen asi 3-4krát většími, by se pak mohly stát zdrojem čisté a levné energie pro téměř jakýkoliv výrobní účel na světě - od poskytování energie statisícovým městům až po válečné lodě. Tedy v případě, že by byl princip kompaktního fúzního reaktoru úspěšný.

Mnozí pozorovatelé však soudí, že šlo zatím spíše jen o ukázku firemního PR a o náznak budoucího možného vývoje, i když možná celkem realistický. Je možné, že se firmě Lockheed podařilo optimalizovat řadu technologií, důležitých pro činnost termojaderného reaktoru, ovládaného pomocí magnetického stlačení, ale samotný příslib je orientován příliš do budoucna a většina vědeckých dat o projektu zatím chybí. Navenek zatím proniklo jen základní schéma reaktoru. Odborníci z oboru fúzní technologie jsou proto zatím k vyhlášení firmy Lockheed Martin poměrně silně skeptičtí.

Koncept Washingtonské univerzity se jmenuje se “dynomak” či “sféromak”|foto: University of Washington

Zatím není zcela jasné, jak se firmě podaří udržet pod tlakem a pohromadě horké plazma při teplotě zhruba 100 milionů Kelvinů a po dobu alespoň tří sekund, což jsou přibližně parametry, nutné pro to, aby v plazmatu proběhla termojaderná fúzní reakce s kladnou energetickou bilancí. Zástupci Lockheed mluví o soustavě vyrábějící ochranná magnetická zrcadla, není ale vůbec jasné, v čem by byly jejich návrhy efektivnější než “klasické” tokamaky.

Washingtonská univerzita

Mezi kritiky vyhlášení firmy Lockheed Martin patří i odborníci na fúzi z Washingtonské univerzity, kteří sami na projektu řízené termojaderné fúze pracují. Nedávno představili na mezinárodní fyzikální konferenci o fúzi v ruském Sankt-Peterburgu svůj vlastní koncept reaktoru, který by měl produkovat levnější elektrickou energii než dnešní tepelné elektrárny, spalující uhlí. Tento koncept je starý teprve dva roky a jmenuje se “dynomak” či “sféromak”. Jeho zvláštností je, že většina plazma pohromadě udržujících magnetických polí se generuje v plazmatu samotném. Tím se odlišuje od řady jiných konceptů, ve kterých musejí fungovat masivní supravodivé magnetické cívky. Sféromaky by mohly být asi 10krát levnější než tokamaky.

Laboratoř Sandia

V této laboratoři, která je umístěna v městě Albuquerque v Novém Mexiku, pracují američtí výzkumníci na zdokonalení svého vlastního konceptu fúzního reaktoru, přezdívaného Z machine, tedy stroj Z. V tomto reaktoru jsou generovány mohutné proudové pulsy či elektrické výboje, v řádech desítek milionů ampér, které mohou časem nastartovat ziskovou termojadernou reakci ve velmi prudce a rychle stlačeném plazmatu. Termojaderná reakce v reaktoru už v menší míře probíhá, jak dosvědčují biliony horkých neutronů, které vylétávají ven.

Ruský hybridní fúzně-štěpný reaktor

Na zajímavém projektu pracují také vědci z Kurčatovova výzkumného střediska. Jejich koncept hybridního reaktoru používá fúzní reaktor (tokamak) jako zdroj neutronů pro reaktor štěpný, kde se teprve bude produkovat přebytek energie. Tento projekt je otevřen mezinárodní spolupráci, především s Čínou.

Že se v této oblasti snad už trochu “blýská na časy”, vyjadřuje také zájem některých komerčních investorů, operujících v rámci firem ze Silicon Valley. Například kapitálová skupina Mithril nedávno investovala přes milion dolarů do malé firmy Helion Energy, která se také zabývá inženýrským řešením termojaderné fúze.

Zdroje: ExtremeTech, Guardian, Scientific American, University of Washington, Aviation Weeks, Lockheed Martin, Business Insider, SPLOID Gizmodo,Yahoo News, Reuters, Youtube, Russia Today 1, Russia Today 2, Science Magazine, Science Daily, Phys.Org 1, Phys.Org 2, Physics World, Sandia Labs, Nature, IEEE Spectrum, American Physical Society, Helion Energy