Jaderná fúze je zase o kus blíž. Vědci konečně vyřešili největší problém, kterým byla nestabilita jaderných fúzních reaktorů
O technologii jaderné fúze se už dlouhé roky pokouší řada vědeckých týmů po celém světě. A všechny se až dosud potýkaly zejména s jedním velkým problémem, kterým je, nebo vlastně byla, nestabilita jaderných fúzních reaktorů.
Vědci z týmu fúze na TU Wien a Institutu Maxe Plancka pro fyziku plazmatu ale přišli s řešením, které problémy s nestabilitou vyřeší. Zjednodušeně řečeno, navrhli metodu tzv. malých nestabilit, které neohrožují stěny reaktoru.
O co přesně jde? Aby byla jaderná fúze úspěšná, musí být plazma ve středu fúzního reaktoru extrémně horká. Konkrétně se jedná o teplotu kolem 100 milionů stupňů Celsia. A to je tak vysoká teplota, že hrozí roztavení stěn reaktoru. Aby k tomu nedošlo, okraj plazmatu musí být dobře izolován od stěny reaktoru, a to je právě ten problém. Až dosud se totiž nedařilo po delší časový úsek udržet horkou plazmu dostatečně daleko od stěn reaktoru a tomuto jevu vědci říkají nestabilita plazmy.
Během takové nestability dochází obvykle k tomu, že se energetické částice plazmatu nakonec rozbijí o stěnu reaktoru, což reaktor poškodí natolik, že není schopen jaderné fúze a výroby energie. Vědci po celém světě se dosud tento problém pokoušeli vyřešit tím, že do reaktoru umisťovali magnety, které mají zabránit částicím, aby narážely na stěny reaktoru.
Vlastně je to celé ještě o něco složitější. Ani dokonalé izolování plazmy od stěn reaktoru není totiž žádoucí, protože je také během chodu reaktoru nutné přidávat nové palivo a odstraňovat helium vzniklé během fúze.
Zkrátka je to složitý proces a složitá technologie. Pohyb částice závisí na hustotě plazmatu, teplotě a magnetickém poli. V závislosti na nastavení těchto parametrů jsou možné různé režimy. A právě tady němečtí vědci přišli s novým řešením, respektive s novým režimem, který může zabránit destruktivní nestabilitě plazmatu.
Vědci plazma mírně deformovali pomocí magnetických cívek. Tím dosáhli trojúhelníkového tvaru průřezu plazmatu a spolu s řízenou injekcí dalších částic na okraji plazmatu tak dosáhli většího počtu malých nestabilit plazmatu. Díky těmto malým nestabilitám sice částice stále narážejí na stěny reaktoru, ale děje se to takovou rychlostí, že se ani nestačí pořádně zahřát a znovu ochladit. A to je stav, který už pro reaktor není nebezpečný.
A co víc, vědci provedli řadu experimentů a simulací a došli k závěru, že taková série malých nestabilit dokáže zabránit vzniku velkých nestabilit, poškozujících reaktor.
Georg Harrer, který celý výzkum vede, to vysvětlil opravdu lidově: „Je to trochu jako hrnec na vaření s poklicí, ve kterém se začne vařit voda. Pokud se tlak stále zvyšuje, poklice se zvedne a začne se hýbat kvůli unikající páře. Pokud ale poklici mírně nakloníte, pára může nepřetržitě unikat a poklice zůstane stabilní v nastavené poloze.“
Převratný provozní režim fúzního reaktoru německého týmu může být dokonce použit v různých reaktorech, nebo dokonce v budoucích jaderných fúzních továrnách. A jde skutečně o velký průlom, protože jde konečně o řešení odvěkého problému s nestabilitou plazmy, ať už v malém fúzním reaktoru nebo v daleko větším zařízení.
Před více jak měsícem přitom korejští vědci přišli s rekordem, který vytvořili ve svém experimentálním fúzním reaktoru. Plazmu dokázali zahřát na více jak 100 milionů stupňů Celsia, kterou dokázali udržet po dobu 30 vteřin. A byl to pro ně úspěch. A novým řešením by se mohlo podařit rozchodit technologii jaderné fúze už dříve, než v roce 2026, jak původně korejští vědci předpokládali.
Autorský článek, další zdroj: Innovation News Network
