Pozrite si
Reakcia atómových jadier ľahkých prvkov je energetickým zdrojom všetkých žiariacich hviezd, vrátane nášho Slnka. Neriadená jadrová fúzia, čiže syntéza, stojí aj za ničivou silou termonukleárnych bômb, ktorá dodnes, našťastie, nebola nasadená v žiadnom vojenskom konflikte.
Spútať túto energiu v podobe riadenej jadrovej syntézy sa vedci pokúšajú už od polovice minulého storočia. Ak by sa to podarilo, získali by sme na tisícročia zdroj energie, ktorá má výhody oproti konvenčným tepelným elektrárňam, ale aj oproti jadrovým elektrárňam so štiepnymi reaktormi.
Pri jadrovej fúzii nevznikajú žiadne toxické exhaláty, skleníkové plyny a ani rádioaktívny odpad s dlhým polčasom rozpadu. Navyše nehrozí ani riziko spontánnej reakcie a havárie spojenej s únikom radiácie. Pri poruche a výpadku systémov sa neudeje nič – bez zdroja energie zvonku jadrová fúzia nemôže prebiehať.
Medzinárodné tímy, aj súkromníci
Medzinárodný megaprojekt s investíciou 18 miliárd eur, experimentálny fúzny reaktor – tokamak ITER v južnom Francúzsku, patrí k najnádejnejším adeptom na ovládnutie jadrovej fúzie. Spoločný experiment EÚ, USA, Číny, Indie, Južnej Kórey, Ruska a Japonska má však meškanie a spustenie reaktora sa očakáva až v roku 2025 a úplné dokončenie až o ďalších 10 rokov neskôr..
Na riadenej jadrovej syntéze ale pracuje viacero štátov aj samostatne a okrem nich aj niekoľko súkromných firiem.
Medzi nimi aj americká TAE Technologies (predtým Tri Alpha Energy) zameraná na vytvorenie a udržanie extrémne horúcej plazmy. Výskum spoločnosti sa opiera o konfiguráciu s obráteným poľom (FRC), ktorá jedinečným spôsobom kombinuje funkcie z iných konceptov jadrovej syntézy.
TAE Technologies spolupracuje na ovládnutí jadrovej syntézy s Google. Výsledkom tejto spolupráce je algoritmus nazvaný Optometrist, ktorý TAE Technologies (ešte pod pôvodným názvom) nasadila už v roku 2017 na zariadení C-2U. V júli 2017 bol reaktor C-2U nahradený výkonnejším strojom Norman, na ktorom prebieha výskum aj v súčasnosti. O jeho aktuálnom stave informoval server The Verge.
Namiesto tokamaku lineárny Norman
Pokusy o riadenú fúziu zahŕňajú spojenie jadier ľahkých prvkov (najvyššiu energetickú bilanciu má spojenie jadier deutéria a trícia) pri dostatočne vysokých teplotách, čím vznikne jadro ťažšieho prvku (napr. hélia) a uvoľní sa veľké množstvo energie. Niektoré experimenty riadia veľmi horúcu plazmu pomocou magnetických polí vo vnútri mohutného kovového toroidu nazývaného tokamak.
TAE točí plazmu vnútri lineárneho stroja – plazmového kolidéra s názvom Norman.
Reaktor vznikol v roku 2017, keď TAE Technologies premenovala zariadenie C-2W na „Norman“ na počesť spoluzakladateľa firmy Normana Rostokera, ktorý zomrel v roku 2014. V júli 2017 spoločnosť oznámila, že reaktor Norman dosiahol prvú plazmu. Norman je údajne schopný pracovať pri teplotách od 50 do 70 miliónov °C.
Nie je možné, aby všetky premenné, vznikajúce počas zrážania atómových jadier v plazme dokázal spracovať a nastaviť človek. To je dôvod, prečo TAE Technologies spolupracuje s Google pomocou algoritmu Optometrist, ktorý pomáha vedeckému tímu zaistiť ideálne podmienky pre fúziu. Algoritmus nastavuje pri každom výstrele laseru tisíce premenných.
V minulom roku skupina poradcov amerického ministerstva energetiky uverejnila zoznam faktorov, ktoré by mohli „výrazne urýchliť vývoj smerom k dosiahnutiu fúznej jadrovej elektrárne“.
V zozname figurovali aj pokročilé algoritmy, umelá inteligencia a strojové učenie. A presne to je stratégia, ktorú využíva aj TAE Technologies. Firma začala pred niekoľkými rokmi spolupracovať s Google na vývoji nástrojov na strojové učenie, ktoré majú pomôcť dosiahnuť jadrovú fúziu.
Od cieľa nás delia roky výskumu
O tom, že ovládnutie fúzie je z veľkej časti o zvládnutí nastavenia veľkého množstva premenných v podobe fyzikálnych parametrov, svedčí aj postup iných tímov. Japonskí vedci nasadili na výskum jadrovej fúzie superpočítač Cray XC50, ktorý je najvýkonnejším strojom použitým v tomto výskume.
TAE Technologies už na riadenej jadrovej syntéze pracuje od roku 1998. Za dve desaťročia sa jej podarilo dosiahnuť stav pozitívnej energetickej bilancie plazmy, aj keď len na malý zlomok sekundy.
Vedúci vedeckého tímu TAE Erik Trask hovorí, že cieľom firmy je vyvinúť metódy na dosiahnutie fúznej elektrárne s „nevyčerpateľným“ zdrojom čistej energie.
„Myslíme si, že sme našli spôsob, ako to urobiť, ale musíme to ukázať. To je tá ťažšia časť,“ dodáva Trask. V roku 2017 firma odhadovala, že by mohla dosiahnuť kladnú energetickú bilanciu do desiatich rokov. V porovnaní s inými projektmi išlo o pomerne optimistický odhad.
Dnes však v TAE Technologies žiaria ešte väčším optimizmom. Ich ďalší plazmový kolider s názvom Copernicus, pracujúci so syntézou deutéria a trícia by už mal pracovať s energetickým ziskom. Mal by teda vyrobiť viac energie, než spotrebuje na udržanie plazmy a pomocné funkcie.
Copernicus by mal začať pracovať v roku 2020 a v roku 2023 očakáva TAE Technologies „komercionalizáciu“ jadrovej syntézy. Predpokladám, že v „čiernej diere na peniaze“ s názvom ITER v tom čase budú riešiť kolaudačné nedostatky. Počkáme a uvidíme.
Zdroj