Nový světový rekord v produkci energie z jaderné syntézy

Společný evropský torus (rotační plocha) (JET), jeden z největších a nejvýkonnějších fúzních strojů na světě, prokázal schopnost spolehlivě generovat energii z jaderné syntézy a současně vytvořil světový rekord v energetickém výkonu. Podle Britského úřadu pro atomovou energii, je to týden průlomů a vzrušujících oznámení o jaderné fúzi, kdy vědci ve Spojeném království oznámili nejvyšší energetický výstup, jaký byl kdy dosažen s jadernou fúzí.

Test v Joint European Torus (JET) dokázal vytvořit vysokou fúzní energii po dobu pěti sekund a uvolnil 69,26 megajoulů energie z pouhých 0,21 miligramů paliva. To odpovídá energii, kterou můžete získat ze 2 kilogramů (4,4 libry) uhlí. Uvažovaným palivem je směs dvou typů těžkého vodíku zvaných deuterium a tritium, které se budou v budoucnosti používat v jaderných fúzních elektrárnách.

Navzdory rekordu není JET navržen tak, aby dosáhl energie očekávané pro tyto stanice. Je to průkopník pro prototypy v plném měřítku, jako je ITER a DEMO. ITER bude spuštěn příští rok a měl by generovat 10krát více energie, než je vloženo. Jeho nástupce, DEMO, bude vyrábět elektřinu a 25krát více energie, než je vložená energie. Přesto výsledky JET ukazují potenciál této technologie.

„Naše úspěšná demonstrace provozních scénářů pro budoucí fúzní stroje jako ITER a DEMO, ověřená novým energetickým rekordem, vzbuzuje větší důvěru ve vývoj fúzní energie. Kromě vytvoření nového rekordu jsme dosáhli věcí, které jsme nikdy předtím neudělali a prohloubili jsme naše chápání fúzní fyziky,“ uvedl v prohlášení profesor Ambrogio Fasoli, programový manažer (CEO) společnosti EUROfusion.

„Můžeme spolehlivě vytvářet fúzní plazmu za použití stejné palivové směsi, jakou používají komerční elektrárny využívající energii z jaderné syntézy, a ukazuje tak pokročilou odbornost vyvinutou v průběhu času,“ dodala Dr. Fernanda Rimini, senior Exploitation Manager JET.

JET, ITER a DEMO jsou designem jaderné fúze známé jako tokamak. Tavná plazma je uložena v komoře ve tvaru koblihy pomocí silných magnetů. Fúze je proces, který pohání Slunce a všechny hvězdy, ale na Zemi přirozeně nemáme tlaky a teploty přítomné v jádru těchto objektů. Takže musíme být kreativní a obvykle to znamená zahřát plazmu na více než 100 milionů stupňů.

Při takových teplotách plazma uvolňuje velké množství energie (to je cíl), ale může docházet k výbuchům, které poškozují stěny ohraničení. Fúze deuteria a tritia vytváří helium a tento vedlejší produkt je třeba zlikvidovat, aniž by se zničil výfukový systém. JET prokázal, že oba tyto problémy lze vyřešit.

„Nejen, že jsme ukázali, jak změkčit intenzivní teplo proudící z plazmy do výfuku, také jsme v JETu ukázali, jak můžeme dostat okraj plazmy do stabilního stavu a zabránit tak výbojům energie, které by se dostaly ke stěně. Obě techniky jsou určeny k ochraně integrity stěn budoucích strojů. Je to poprvé, co jsme kdy mohli otestovat tyto scénáře v prostředí deuterium-tritium,“ dodal Dr. Emmanuel Joffrin, vedoucí pracovní skupiny EUROfusion Tokamak Exploitation Task Force z CEA.

K vytvoření těchto vysokých teplot je potřeba vložit hodně energie. V jaderné fúzi je cílem dosáhnout Q faktoru vyššího než jedna, přičemž jednou bytostí získáte tolik energie, kolik jste vložili. Jediný experiment, který toho zatím dosáhl, byl systém inerciální fúze v USA, který Q 1,5. Nejlepší, co JET dokázal, je 0,69, ale energetický výstup JET byl 20krát vyšší, než čeho dosáhla inerciální fúze.

Komerční jaderné elektrárny jsou ještě několik desetiletí daleko, ale tyto nedávné průlomy ukazují, že k tomuto cíli vede několik cest a pouze dalším experimentováním můžeme pokračovat ve zdokonalování a zlepšování.