Nemecký stellarator Wendelstein 7-X láme rekordy v oblasti jadrovej fúzie. Neobmedzená a čistá energia sa blíži míľovými krokmi
Výskumníci zlomili rekord v dĺžke jadrovej fúzie počas najnovších experimentov stellaratoru W7-X
Predstav si budúcnosť, kde ľudia získajú energiu z hviezd priamo na Zemi. Vďaka objavu z Nemecka sa tento sen posunul zas o niekoľko krokov bližšie k realite.
V Greifswalde, na severe krajiny, vedci z Max Planck Institute for Plasma Physics rozbehli svoj svetoznámy stellarator Wendelstein 7‑X (W7‑X) a dosiahli rekord, ktorý zatiaľ prekonáva všetko, čo sme videli. Ide o jadrový fúzny reaktor, podobný tokamaku, ale s tým rozdielom, že jeho vnútro nie je obyčajný donut, ale má natiahnutý a zatočený tvar. Tým vznikajú úplne nové možnosti, ale aj problémy, píše portál Popular Mechanics.
Ak sa ti zdá, že tokamak znie ako donut, vedz, že W7‑X je skôr krakovský bagel, natiahnutý, krivolaký a trocha komplikovanejší. Tokamak vládol fúznemu výskumu celé desaťročia, no teraz sa stellaratory vracajú do hry. V čom je toto ‚krakovské‘ zatočenie také dôležité? Fúzne reaktory musia udržať plazmu pri miliónoch stupňov Celzia mimo stien, pomocou magnetických polí. Tokamak to síce dokáže, ale plazma je v ňom prirodzene nestabilná. Má tendenciu prúdiť von, čo si vyžaduje neustále a energeticky náročné pulzy magnetických cievok na jej riadenie.
Stellarator je navrhnutý tak, že jeho skrútený tvar vytvára magnetické pole, ktoré má prirodzene väčšiu stabilitu. Plazma sa v ňom stabilizuje vďaka samotnému tvaru reaktora. To je dôvod, prečo sa predpokladá, že stellaratory budú jedného dňa schopné prevádzky nepretržite, čo je pre elektráreň nevyhnutné.
Najnovšie experimenty lámali rekordy
W7‑X, ktorý začal fungovať v roku 2015, práve ukončil svoju najnovšiu sériu experimentov a tím tvrdí, že výsledky sú porovnateľné s tým, čo dosiahli v o niečo väčšom tokamaku JET v Anglicku. Čo konkrétne sa stalo? Vedci hovoria o tzv. „triple product“, matematickom ukazovateli, ktorý im pomáha odhadnúť, ako blízko je fúzny proces k samoudržiavaniu. V posledný deň série OP 2.3 dosiahli nový rekord: udržali vrcholovú hodnotu tohto parametra po neuveriteľných 43 sekúnd. Znie to málo, ale v jadrovej fúzii to znamená obrovský krok dopredu. K úspechu im pomohli moderné technológie, ako iontové cyklotronové ohrevové systémy (ICRH), ktoré dokážu lepšie zahriať určitý typ plazmy a dopĺňajú už existujúce mikrovlnné ohrevy.
Neprehliadni
Treba však byť realistický. W7‑X stále nevygeneroval viac energie, než spotreboval. Net positive energy, teda skutočne ziskovú energiu, vedci ešte nedosiahli. Rekord sa týka výkonu verzus vstup, čo je stále len krok na ceste k cieľu. Podľa tímu W7‑X ich výsledky dosiahli rovnaké hodnoty ako JET, no s iba tretinou plazmy. To je technický úspech, ktorý ukazuje, že stellaratory môžu konkurovať tradičným tokamakom.
Fúzne reaktory musia dosiahnuť neuveriteľné teploty, udržať ich a to tak dlho, aby sa vyprodukovalo viac energie, než sa spotrebuje. Zatiaľ sme však stále ďaleko od „nekonečného zdroja energie“, o ktorom snívajú investori. Aj napriek tomu, každý takýto rekord prináša nové poznatky, viac vedeckých prác, nových pracovných miest a nádej, že raz budeme mať čistú, prakticky nevyčerpateľnú energiu.
Na ceste k nekonečnej energii
Stellarator má oproti tokamaku aj jednu zaujímavú vlastnosť. Jeho netradičný tvar prináša výhody aj nevýhody. Napríklad dokáže stabilnejšie udržať plazmu bez potreby prudkého magnetického riadenia, no konštrukcia je zložitejšia a predpokladá, že experimenty budú náročnejšie. Napriek tomu, že tokamak má stále vysokú popularitu, výsledky W7‑X ukazujú, že stellaratory sa vracajú na scénu a ich potenciál ešte len začíname objavovať.
Zdroj: Marko Aliaksandr / Shutterstock.com
„Fúzna energia je fascinujúca a každý pokus nás posúva bližšie k momentu, keď budeme môcť tvrdiť, že sa energia získava podobne, ako zo Slnka. Kým to však príde, musíme sledovať rekordy, experimenty a technológie, ktoré vedci po celom svete vyvíjajú. V tomto procese nemôžu výskumníci zanedbať ani jeden krok,“ hovoria výskumníci.
W7‑X je dôkazom, že aj staršie koncepty, ako stellarator, môžu viesť k prelomovým výsledkom. Vedci sa stále učia, testujú a zlepšujú svoje metódy. Hoci nás ešte čaká dlhá cesta k skutočne čistému a nevyčerpateľnému zdroju energie, každý takýto rekord je svetlom nádeje na horizontu.
