Veľký prielom na ceste k jadrovej fúzii

Vedcom sa podarilo získať z jadrovej fúzie viac energie, ako bolo obsiahnuté v palive.

Americkí vedci z Lawrence Livermore National Laboratory úspešne vykonali testy jadrovej fúzie, ktoré posúvajú fúzne reaktory a veľký kus bližšie k realite. Po prvý krát sa im podarilo získať reakciou viac energie, ako bolo dodanej do procesu v samotnom palive. Použitie jadrovej fúzie ako zdroja energie je síce ešte stále veľmi vzdialený, napriek tomu je toto veľkým pokrokom ku totálne čistej a extrémne lacnej energii.

Jadrová fúzia prebieha v Slnku a v miliardách ostatných hviezd vo vesmíre. Počas nej sa za pôsobenia veľkého tlaku a teploty spájajú atómy ľahšieho prvku (vodíka) do atómu prvku ťažšieho (hélia), pričom sa uvoľňuje obrovská energia. Ak by sme tento proces zvládli úspešne aj u nás na Zemi, získali by sme lacnú a čistú energiu. Pri procese totiž nevznikajú žiadne škodliviny a materiálu na „spaľovanie“ je všade naokolo dostatok.

Na dosiahnutie jadrovej fúzie sa používajú dnes dve metódy – s využitím laserov (ICF - inertial confinement fusion) a magnetov (MCF - magnetic confinement fusion). Tím Omara Hurricanea si zvolil prvú menovanú metódu, počas ktorej bolo využitých 192 výkonných laserov v americkej National Ignition Facility postavenej špeciálne pre podporu výskumu jadrovej fúzie.

Samotnému experimentu, ktorý trval iba približne 150 pikosekúnd, predchádzali týždne príprav. Vedci umiestnili do polymérovej kapsuly o veľkosti hlavičky špendlíka izotopy vodíka - deutérium a trítium, zmrazených do tuhého stavu. Táto kapsula bola umiestnená do obalu v tvare valca, ktorého stavebným prvkom bolo zlato. 192 vysokovýkonných laserov potom v jeden moment namierili práve na zlatú schránku, ktorá následne emitovala röntgenové žiarenie. Tieto lúče ohriali kapsulu a spôsobili jej okamžité, až 35-násobné zmrštenie. Teploty vzniknutej plazmy pritom dosahovali až trojnásobku tej v strede Slnka, tlak bol až 150 000 000 000-násobkom atmosférického tlaku na Zemi.

Výsledkom tohto pokusu bolo, že sa podarilo jadrovou fúziou získať viac energie, ako bolo v samotnom dodanom palive. S využitím uvoľnených alfa-častíc sa podarilo vytvoriť tzv. reťazovú reakciu, ktorá ďalej sama ohrievala palivo a vytvárala ďalšie alfa-častice. Predtým sa stávalo, že tieto častice jednoducho unikli.

Ultimátny cieľ, vytvoriť fúznu reakciu, ktorá by vyprodukovala viac energie ako bolo pri jej spustení využitej, je ale ešte stále ďaleko. Tento posledný experiment si napríklad vyžiadal asi 100 násobne viac energie ako bolo skutočne získanej. Leví podiel na tom mali hlavne výkonné lasery. Najbližšie k tomuto cieľu sa dostali v roku 1997 pri pokuse s konkurenčnou magnetickou technológiou, kedy sa z dodaných 24MW získalo jadrovou fúziou 16MW energie.

Napriek tomuto veľkému nepomeru dodanej a získanej energie sú však vedci optimistickí. Aby sa dosiahla „zázračná hranica“ zápalu, kedy reakcia vygeneruje viac energie ako je dodávanej lasermi, postačí už „iba“ zdvojnásobiť tlak pri ktorom reakcia prebieha.

Zdroj: Arstechnica, llnl.gov