Prelom v jadrovej fúzii: Vedci konečne stabilizovali plazmu a sú krok od „svätého grálu“ čistej energie

Britskí vedci z UK Atomic Energy Authority (UKAEA) oznámili významný krok vpred na ceste k čistej a prakticky nevyčerpateľnej energii z jadrovej fúzie. Po prvýkrát sa im podarilo stabilizovať plazmu pomocou trojrozmerného magnetického poľa v rámci experimentu na zariadení MAST Upgrade, ktoré je v súčasnosti najväčším sférickým tokamakom na svete. Tento úspech by mohol pomôcť vyriešiť jeden z najväčších problémov fúzneho výskumu – nestabilitu plazmy.

Fúzia je rovnaký proces, aký prebieha v jadre Slnka. Spojením dvoch ľahkých atómov, typicky izotopov vodíka, vzniká ťažší prvok a uvoľní sa pritom obrovské množstvo energie.

V laboratórnych podmienkach sa tento proces dosahuje v tzv. tokamaku, ktorý využíva silné magnetické polia na udržanie horúcej plazmy, teda ionizovaného plynu s teplotou dosahujúcou stovky miliónov stupňov Celzia.

Po prvýkrát stabilizovali plazmu v 3D magnetickom poli

Zariadenie MAST Upgrade (Mega Amp Spherical Tokamak) vzniklo v spolupráci s EURATOM a nachádza sa v Centre pre výskum fúznej energie v Culhame pri Oxforde. Svoje experimenty začalo v roku 2020 a patrí medzi kľúčové projekty britskej vlády, ktorá investovala do fúzneho výskumu viac než 2,5 miliardy libier.

Jedným z najväčších technických problémov, ktorým čelia všetky fúzne zariadenia, sú tzv. Edge Localised Modes (ELMs). Ide o nestability na okraji plazmy, ktoré spôsobujú prudké výboje energie. Tie môžu poškodiť steny reaktora a znížiť účinnosť fúznej reakcie. Tím z UKAEA teraz ukázal, že tieto výboje možno úplne potlačiť pomocou Resonant Magnetic Perturbation (RMP) cievok, ktoré vytvárajú malé, presne kontrolované 3D magnetické pole.

UKAEA

Zvládli jeden z najväčších problémov jadrovej fúzie

Podľa vedcov ide o prvý úspešný pokus potlačenia ELMs v sférickom tokamaku. Riaditeľ výskumu James Harrison označil výsledok za prelomový. „Potlačenie ELMs v sférickom tokamaku je významný míľnik. Ukazuje, že pokročilé riadiace techniky, ktoré sa vyvinuli pre klasické tokamaky, možno úspešne prispôsobiť kompaktnejším zariadeniam,“ uviedol Harrison. Dodal, že tento výsledok poskytuje vedecký základ pre budúce elektrárne, ako je projekt STEP (Spherical Tokamak for Energy Production).

Experiment bol súčasťou štvrtej výskumnej kampane MAST Upgrade, ktorá sa zameriavala na správanie plazmy a reguláciu jej výfukového systému. Nové poznatky budú mať priamy dopad na vývoj riadiacich systémov budúcich reaktorov, najmä v rámci programu STEP, ktorého cieľom je dosiahnuť čistú produkciu elektriny z jadrovej fúzie do roku 2040.

Úspech britských vedcov tak predstavuje ďalší krok k tomu, aby sa fúzna energia stala reálnym zdrojom elektriny. Ak sa technológia podarí preniesť do praxe, mohla by ponúknuť takmer neobmedzený a uhlíkovo neutrálny zdroj energie, bez rizika rádioaktívneho odpadu či havárií typických pre dnešné štiepne elektrárne.

Výsledky z MAST Upgrade ukazujú, že cesta k tomuto cieľu je síce stále náročná, no vedecký pokrok v tejto oblasti napreduje rýchlejšie, než sa ešte pred pár rokmi očakávalo.

Čítajte viac z kategórie: Novinky