Na cestě k fúzní energii
Zatímco ambiciózní mezinárodní projekt ITER, který má položit základy fúzní energetiky, pokračuje k cíli vleklým tempem, o slovo se hlásí další hráči, kteří mezitím už dokázali předložit impozantní výsledky.
Jedním z nich je i kalifornská společnost TAE Technologies, zabývající se výzkumem energetického využití fúze. Její patentovaný plazmový generátor řízený paprskem s polem obrácenou konfigurací (advanced beam-driven field-reversed configuration – FRC) vyrobil stabilní plazma s teplotou přes 50 milionů °C. Do roku 2030 by firma chtěla vyvinout komerčně životaschopnou fúzní elektrárnu.
Základem pro to jsou současné experimenty zaměřené na vývoj vodíko-borového fúzního reaktoru. FRC vytváří plazma z neradioaktivních atomů vodíku a boru, kdy proud urychlených částic vyrobí plazma a zároveň zajistí jeho udržení v reaktoru, přičemž podle TAE by technologie měla fungovat i s izotopy vodíku, tzn s deuteriem a tritiem.
Schopnost udržet plazma po dostatečně dlouhou dobu firma demonstrovala po více než 100 000 experimentech již v roce 2015, a o rok později začala s výstavbou páté generace svého plazmového generátoru pro provádění dalších experimentů s postupným zvyšováním teploty. Jejím cílem je dosažení tak vysoké teploty plazmatu, aby se jeho částice mohly srážet s dostatečně vysokou energií pro vznik a dlouhodobé udržení fúzní reakce.
Fúzní reaktor Norman, který dosáhl tohoto milníku, je koncipován jinak než tradiční tokamaky, jako je ITER, JET či tzv. stelarátory. Zařízení o délce 24 metrů a 7metrového průměru o hmotnosti 27 tun, jehož výstavba vyšla TAE na zhruba 10 mil. dolarů, využívá princip, kdy proud urychlených částic vytvoří plazma a zároveň zajistí jeho udržení v reaktoru. Norman zvládá přes 600 experimentů měsíčně, během nichž pokaždé dojde k zážehu plazmatu a je schopen fúzi také dostatečně dlouho udržet. Dosažení nejnovějšího milníku je součástí plánované série skládající se z více než 25 000 experimentů, pro jejichž optimalizace byly využity nejpokročilejší postupy včetně strojového učení a extrémního výpočetního výkonu získaného prostřednictvím programu INCITE amerického ministerstva energetiky. Norman podle TAE během 1,5 roku experimentů téměř zdvojnásobil svůj seznam cílů a nyní při více jak 100 testovacích cyklech úspěšně demonstroval konzistentní schopnost dosáhnout teploty nad 50 mil. °C.
V úsilí o dosažení fúze TAE kombinuje fyziku pokročilých urychlovačů s fyzikou plazmatu a jako zdroj paliva využívá neradioaktivní hydrogenboron (p-B11). Patentovaná technologie vstřikuje do plazmy atomy vodíku s vysokou energií, a činí tak systém stabilnější a lépe udržitelný. Využití této technologie podle firmy dělá zařízení kompaktním a energeticky efektivním. Nově dosažený milník rovněž potvrzuje jednu z klíčových odlišností této technologie: pozitivní vztah mezi udržením plazmatu a dosaženou teplotou. S vytvořením stabilních vysokoteplotních plazmat by tento přístup mohl vést k rozšíření zařízení a dosažení nezbytných podmínek pro umožnění ekonomicky životaschopných fúzních elektráren, tzn. komercionalizaci této technologie.
TAE Technologies hodlá vyvíjet další demonstrační zařízení s názvem Copernicus, které by mělo pracovat s plazmatem o teplotě 100 milionů °C a simulovat dosažení kladné energetické bilance pomocí „konvenční“ DT reakce.
Vladimír Kaláb
Foto: TAE Technologies
124
.gif)
