Čína překonala světový rekord v jaderné fúzi. Její umělé slunce běželo na plný výkon téměř sedm minut
Čínské umělé slunce při nedávném pokusu překonalo předchozí rekord v délce 101 sekund, tedy 1,6 minuty, kterého bylo dosaženo v květnu 2021. Nový pokus se tak stane důležitým datovým bodem pro provoz Mezinárodního termonukleárního experimentálního reaktoru ITER, na kterém se podílí právě i Čína.
Proč je vůbec vývoj technologie pro jadernou fúzi tak důležitý? Především nejde technologicky rozhodně o nic jednoduchého. Vědci musí v reaktoru, kterému se tedy říká Tokamak, dosáhnout fúze, k níž obvykle dochází spojením atomových jader hvězd, typicky u našeho Slunce. Technologie, kterou se snaží tohoto jevu dosáhnout, je právě ona jaderná fúze, tedy zahřívání hmoty v plazmatickém stavu. Pro lidstvo jde o vysněnou výrobu energie, která v konečném důsledku nevytváří žádné emise a navíc neprodukuje ani žádný jaderný odpad, jako je tomu například u tradičních jaderných elektráren.
Když se atomy vodíku ve fúzním reaktoru ohřejí na teploty nad 100 milionů stupňů Celsia, výsledná plazma vytvoří podmínky, které umožní atomům sloučit se a vytvořit helium, přičemž se během tohoto procesu uvolní obrovské množství energie. Problém ovšem je, že tento proces způsobuje, že se horká plazma začne dotýkat stěn reaktoru a celý proces zkolabuje. Vědci nakonec vymysleli speciální uspořádání silných magnetů do prstenců uvnitř Tokamaku, které zabrání kontaktu plazmatu se stěnami reaktoru. Čína měla v tomto přístupu ambiciózní plány a věřila, že její Tokamak bude funkční do roku 2020.
To se tedy rozhodně nepovedlo, ale už loni v lednu čínské umělé slunce běželo dlouhých 17,5 minuty při vysoké teplotě plazmy. Teď je to tedy podstatně méně, ale za jiné konstelace. Tentokrát totiž fúzní reaktor běžel v režimu vysokého omezení, což znamená, že se během procesu výrazně zvýší teplota a hustota částic, což je důležitý krok k dosažení budoucí vyšší provozní účinnosti fúzních elektráren.
Tím je Čína připravena dokončit práce na konstrukčním návrhu zkušebního reaktoru China Fusion Engineering Test Reactor, který je považován za fúzní reaktor s tzv. umělým sluncem nové generace a jeho cílem je být prvním demonstrátorem fúzní energie na světě. Stavba reaktoru by měla být dokončena do roku 2035. Nicméně experimenty s reaktory Tokamak probíhají i v jiných zemích, kde se rovněž blíží k velkému cíli a i tady vědci předpokládají, že jejich první demonstrační fúzní elektrárny budou připraveny ve zhruba stejné době.
Jak vlastně takové Tokamaky fungují? Zjednodušeně řečeno, fungují tak, že základní část, tedy vakuová reakční komora, je obklopena cívkami toroidálního magnetického pole. Cívky vytváří v komoře velmi silné magnetické pole, které má za úkol udržet plazmu. Tokamak má také prstencovou komoru, která je sekundárním závitem transformátoru, který v komoře generuje proud v toroidálním směru. Tento proud vytváří kolem sebe poloidální magnetické pole. Jakmile se složí dohromady magnetické pole toroidální a poloidální, vznikne výsledné magnetické pole. Siločáry tohoto magnetického pole se do sebe uzavírají v reakční komoře. Elektricky nabitá částice se obvykle pohybuje podél magnetické siločáry. Právě proto je důležité, aby částice plazmatu zůstávaly v komoře izolované od stěn reaktoru. A to se konečně podařilo vyřešit. Fúzní energie je tedy už relativně na dosah, přesto bude trvat ještě dlouhých deset let, než na Zemi začnou pracovat první zkušební fúzní reaktory.
Autorský článek, další zdroj: Global Times
