Sobota 28. listopadu 2020, svátek má René
  • schránka
  • Přihlásit Můj účet
  • Sobota 28. listopadu 2020 René

Fúzní elektrárnu budeme mít do pěti let, chlubí se firma

  11:00
Společnost TAE, dříve známá jako Tri Alpha Energy, během příštích pěti let začne na trhu nabízet fúzní zařízení na výrobu elektřiny. S nečekaným a optimistickým slibem přišel její šéf Michl Binderbauer při nedávné přednášce na Kalifornské univerzitě.

Pohled na část experimentálnho fúzního zařízení C2-U společnosti TAE. Má velmi zjednodušeně tvar 20 metrů dlouhé trubice, my se koukáma na jeden z jejích konců. | foto: TAE

Není to poprvé, co relativně málo známé subjekty přišly s podobně troufalým prohlášením v oboru jaderné fúze. Před pár lety si podobně „vynutila“ pozornost společnost Lockheed-Martin. Stejně jako v případě jejího projektu, ani v případě TAE nečekáme, že „průlom“ přijde tak rychle, jak „technologičtí kouzelníci“ slibují.

Jak funguje fúze

Princip jaderné fúze není vůbec nijak složitý: v reaktoru dochází k syntéze dvou atomů do jednoho většího.

Energie ve fúzním reaktoru vzniká při spojování jader izotopů vodíku deuteria (2H) a tritia (3H). Vznikne jeden neutron s poměrně vysokou energií (14,1 megaelektronvoltu čili MeV) a jedno jádro hélia s menší energií, cca 3,5 MeV. Při tom se uvolňuje energie, často v podobě neutronů urychlených na vysoké energie, které je v principu možné energeticky využít k výrobě tepla a elektřiny. Pozemské „zásoby“ paliva pro tuto reakci by nám měly stačit na dlouhá staletí či tisíciletí spotřeby – a to i kdyby nadále rychle stoupala.

V praxi jde o velmi složitý problém, protože slučování jader je analogií řečeno podobná práce jako snaha přiblížit dva magnety shodnými póly k sobě: potřebujete k tomu opravdu extrémní sílu. V dostatečně extrémních podmínkách se tak čas od času s jistou pravděpodobností stane. Na Slunci šanci zvyšuje kombinace ohromného tlaku (fúze probíhá v jeho středu, ne u povrchu) a vysokých teplot. Díky nim mají jádra dost energie a tak málo místa, že čas od času překonají ohromné síly, které obvykle brání jejich slučování, a dvě se spojí v jedno.

Na Zemi podobné tlaky nevytvoříme, a tak jdeme cestou zvyšování teploty: v ITERu by měla dosahovat až 150 milionů °C. Přesto musíme vzít zavděk „jednodušší“ podobou fúze, než jakou využívá Slunce – na Zemi se budou slučovat jádra izotopů vodíku (deuteria a tritia), v jádru Slunce se spojují jádra běžného vodíku, tedy jednoduše řečeno dva protony. Takové „hoření“ je pomalejší než spojování izotopů vodíku a nemá smysl na něj v pozemských reaktorech čekat.

Nemůžeme ovšem pominout ani skutečnost, že v oboru jaderné fúze v posledních letech výrazně roste optimismus. Je to vidět i na soukromých investicích do oboru, který donedávna byl výhradně doménou státních institucí.

V loňském roce například ropná společnost Enron (mimo jiných) investovala do společnost CFS. Ta chce vyvinout lepší a účinnější verzi nejznámějšího a nejpoužívanějšího fúzního zařízení, takzvaného tokamaku.

Toto zařízení ve tvaru americké koblihy s otvorem („donutu“) vzniklo v SSSR v 50. letech a už desetiletí je považováno za nejslibnější prostředek k vytvoření fúzní energetiky. CFS chce výrazně vylepšit klíčovou součást tokamaku s pomocí materiálů a technologií vyvinutých v poslední době.

Tým z CFS se mnohé naučil na mezinárodním neziskovém projektu velkého fúzního reaktoru ITER. Ten byl dlouhé roky dokladem všech rizik velkých mezinárodních projektů, v posledních několika letech se ovšem vrátil na správnou kolej. Do značné míry je to zásluha ředitele Bernarda Bigota, který ho vede od roku 2015.

Význam ITERU potvrdila i lednová zpráva skupiny vědců z americké akademie věd, která USA doporučuje nadále zůstat v projektu. Podle dokumentu je pokrok ve zvládání fúze patrný a odchod z projektu by americké vědce připravil o cenný kontakt s mezinárodním prostředím. Zároveň ovšem zpráva dodává, že Spojené státy by se měly připravit na podporu projektu „kompaktnějších“, a tedy i levnějších fúzních reaktorů, pokud ITER dokáže, že fúzní energie by mohla být s dnešními technologiemi dosažitelná.

Trochu jinak

TAE v tomto ohledu ovšem stojí poněkud stranou „fúzního mainstreamu“. Firma vznikla výhradně s pomocí soukromého kapitálu a až do roku 2015 byla prakticky neviditelná, dokonce ani neměla vlastní webové stránky. Dnes již fungují, dokonce včetně knihovny zveřejněných odborných prací, a firma aktivně komunikuje se zbytkem světa, takže víme, že její představa využití fúzních pochodů se výrazně liší od tokamaků.

Ilustrace možné podoby fúzního zařízení společnosti TAE. Růžový „doutník“ je...
Ilustrace předpokládaného fungování centrální komory fúzního zařízení...

Ilustrace předpokládaného fungování centrální komory fúzního zařízení společnosti TAE. Růžový „doutník“ je samotné plazma, modře jsou vyznačeny proudy urychlených iontů, které mají oblaku plazmatu dodávat správný tvar a rotaci, aby zůstalo stabilní.

Jejich zařízení na rozdíl od tokamaků jako ITER neobsahuje mohutnou komoru ve tvaru pneumatiky, ve které supravodivé magnety drží plazma „pod kontrolou“. Zařízení sice má „špunty“ ze dvou magnetických polí na obou pólech, oblak extrémně horkého plazmatu má však pohromadě udržet do značné míry magnetické pole proudu obíhajícího samotným plazmatem. Můžete si to představit jako vytvarovaný oblak cigaretového kouře, který by držel sám od sebe pohromadě. Což je samozřejmě těžké, a tak je v zařízení ještě „vnější plot“ tvořený nabitými částicemi, které do oblasti na okraji plazmatu vystřeluje urychlovač částic.

Koncept je známý už zhruba od poloviny 20. století a označuje se jako „konfigurace s reverzním magnetickým polem“ (anglicky Field Reversed Configuration, čili FRC). V praxi však nebyl k ničemu. Plazma se takto podařilo udržet na dobu jen extrémně krátkou (cca desetitisíciny sekundy). Proti tomu experimentální tokamaky plazma udrží v řádu minut.

TAE také hodlá využívat jiné „palivo“. V extrémních podmínkách Slunce a jiných hvězd se mohou slučovat různé prvky, i poměrně těžké. My na Zemi máme skromnější možnosti, a tak se obvykle uvažuje o fúzi těch „nejochotnějších“. V ITERu se tedy má využívat fúze dvou „typů“ (tj. izotopů) vodíku, deuteria a tritia. Jde o tzv. DT fúzi a má tu velkou výhodu, že vyžaduje poměrně „nízké“ teploty kolem 100 milionů stupňů.

Ovšem tritium je extrémně vzácné a je nutné ho vyrábět. Navíc se většina energie při reakci uvolní v podobě neutronů s vysokou energií, které nedokážeme dobře využít. A navíc tyto těžko zastavitelné částice rozbíjejí jádra atomů materiálu tokamaku. Což nejen poškozuje jeho stěnu a zařízení, čímž se snižuje jejich životnost, ale navíc takto mohou vznikat radioaktivní atomy.

TAE se chce problému vyhnout tím, že dosáhne na jiný typ fúze, konkrétně vodíku a boru. Ta vyžaduje dosažení extrémně vysokých teplot kolem tří miliard stupňů, ke kterým se zatím nikdo ani nepřiblížil. Všechna dnešní zařízení se pohybují o řád níže. Pro TAE by to mohl být velký problém: chování plazmatu za miliardových teplot známe jen ze simulací a skutečnost se od nich může nepříjemně lišit.

Ovšem využití boru a vodíku eliminuje jiné zásadní problémy. Zaprvé není zapotřebí těžko dostupné tritium. A protože nevznikají žádné volné neutrony, jen tři jednoduše zastavitelné alfa částice, tedy tři jádra helia (odtud název „Tri Alpha“), odpadají potíže spojené s uvolňováním nebezpečných a „nezvladatelných“ rychlých neutronů. Abychom to řekli úplně jednoduše: hypotetická vodíkovo-borová fúzní elektrárna by měla být provozně výrazně levnější a jednodušší než zařízení typu ITER.

V praxi to tak samozřejmě není. Pokud víme, TAE má zatím experimentální zařízení, které dokáže udržet plazma bez ztráty energie zhruba několik setin sekundy. Vylepšilo tedy světový rekord o řád, ovšem k cíli mu ještě několik řádů chybí. S teplotou je to podobné, i tady TAE k cíli zhruba dva řády chybí.

I když musíme uznat, že firma dosáhla nepochybně zajímavých výsledků poměrně rychle a hladce, snad se nedivíte, že tvrzení šéfa firmy TAE o „průlomu“ během několika příštích let označíme téměř jistě za přehnaně optimistické. Ovšem vzhledem k tomu, co všechno se dnes v oboru děje, začneme šetřit naším oblíbeným vtipem, podle kterého jaderná fúze je, byla a vždy bude energií budoucnosti. Za pár desítek let by nám tento bonmot mohl někdo oprávněně vyčítat. 

Informace: V článku jsme opravili chybnou informaci, že částice alfa tvoří jádra vodíku. Ve skutečnosti jde o jádra hélia.

Autor:
  • Nejčtenější

Vyšel seznam nejpoužívanějších hesel. Pokud tam najdete své, změňte ho

Uživatelé stále používají velmi jednoduchá hesla. Přitom platí, že pokud si ho snadno zapamatujete, je s největší...

Tahák: 20 klávesových zkratek, o nichž jste možná neměli ani potuchy

Uživatelé Windows jistě znají notoricky známé klávesové zkratky jako Alt + F4, Alt + Tab, Windows + E, Windows + C,...

Promoření? Odvážný sen, tragické následky. Stádní imunita funguje jinak

Jak se nejlépe zbavit covidu-19? Už od jara mluvili někteří odborníci o kontroverzní strategii známé jako „promořování“...

Toto umí nově váš Chrome a Firefox. Loučí se s Flashem a jsou rychlejší

Populární internetové prohlížeče Chrome a Firefox byly povýšeny do nových verzí. Pokud jste je ještě neaktualizovali,...

{NADPIS reklamního článku dlouhý přes dva řádky}

{POPISEK reklamního článku, také dlouhý přes dva a možná dokonce až tři řádky, končící na tři tečky...}

Konečně. ÚZIS začal zveřejňovat očištěný podíl pozitivních testů

Po více než půl roce dostala veřejnost přístup k důležitému číslu, tedy kolik testů na covid-19 je opakovaných. Údaje...

Den se zaměstnanci pohřební služby: poslední rozloučení má dnes jiná pravidla

Premium MF DNES rozptyluje mýty o pohřebnictví v době koronaviru. Pohřeb do země možný je, i když se úplně nedoporučuje. O čem...

Jak vydržet v ledové vodě? Finta je jednoduchá, popisují otužilci

Premium Klepat se zimou tak, že si nedokážete zavázat ani tkaničky u bot, a přitom se tomu smát? I to dokáže koupání v ledové...

Miliardář Dědek o Pardubicích, krizi, (ne)fungování extraligy i Jágrovi

Premium Jeho jmění se odhaduje na čtyři miliardy korun, podle magazínu Forbes je 54. nejbohatší Čech. Na přelomu roku se Petr...

  • Další z rubriky

Hitlerovy „létající vlaky“ ukázaly cestu dalším rychlovlakům

Patří ke světovým železničním legendám a měnily svět železnice stejně jako Orient Express, britská rekordmanka Mallard,...

Solární boom jde i bez dotací. Pomůže ovšem, když jde o drogy

V našich podmínkách je příspěvek fotovoltaiky k energetickému mixu z pochopitelných důvodů stále velmi malý. Ale jiné...

Víte, jak funguje palivový článek? V letadle jej budete mít „pod zadkem“

Premium Jen vodní pára a trochu oxidu dusíku. Zplodiny letadel by při užití vodíkového palivového článku prakticky vymizely,...

Čtyřmotorová letadla mizí z nebe, na kahánku mají i špičkové A380

To, že velká letadla mají čtyři motory, bylo normou po mnoho desetiletí. Ale nyní je s tím nejspíš konec. Co a proč se...

SOUTĚŽ: Vyhrajte balíček 12 skvělých pudingů Dr. Oetker
SOUTĚŽ: Vyhrajte balíček 12 skvělých pudingů Dr. Oetker

Kdo by neměl rád puding? Chutná skvěle samostatně, se šlehačkou a čerstvým ovocem, ale i jako náplň do dortů. Navíc je přirozeně bezlepkový. Nyní...

Jsem znechucená, říká Eva Burešová, kterou vyfotili s Forejtem z MasterChefa

Eva Burešová (27) a Přemek Forejt (33) byli společně vyfoceni, jak vycházejí z domu, kde herečka bydlí. Hvězda seriálu...

Ordinace v růžové zahradě za půl roku skončí, co seriál nahradí?

Po více než patnácti letech od okamžiku, kdy padla první klapka, začal tvůrčí tým seriálu Ordinace v růžové zahradě 2...

Příběh Denisy: Manžel mě ignoruje, mám dva milence

S manželem jsme svoji osm let, máme dvě děti. S tím mladším jsem teď doma. Muž je věčně v práci a na nás nemá čas....

Tahák: 20 klávesových zkratek, o nichž jste možná neměli ani potuchy

Uživatelé Windows jistě znají notoricky známé klávesové zkratky jako Alt + F4, Alt + Tab, Windows + E, Windows + C,...

Kapitán je na tahu, bude šach mat, oznámil po líbánkách Pavel své ženě

Psycholožka, terapeut a genetička vybrali na základě testů i DNA mezi více než patnácti sty přihlášenými jednotlivci...