Vedci vyriešili 20 rokov starý spor. Diamant môže strojnásobiť energetický zisk z jadrovej fúzie
Vedci stlačili diamant na tlak okolo jedného terapascala a sledovali jeho atómovú štruktúru až do okamihu roztavenia. Prelomový výsledok vyriešil dve desaťročia starý spor a zároveň ukázal, že laserová jadrová fúzia môže používať šetrnejší prvotný impulz, ktorý podľa modelov výrazne zvýši energetický zisk.
Dostaň Fontech do svojich Google odporúčaní
Pridať ako preferovaný zdroj Fontech, odkaz sa otvorí v novom okneDiamant nie je vo fúzii na ozdobu
Diamant si väčšina ľudí spája so šperkami, v americkom National Ignition Facility však plní úplne inú úlohu. V experimentoch s inerčným udržaním fúzie tvorí uhlíková vrstva vonkajšiu časť miniatúrnej kapsuly s palivom z deutéria a trícia.
Pri výstrele na NIF zasiahne cieľ sústava 192 laserových lúčov. Energia vytvorí extrémne podmienky, vonkajšia vrstva kapsuly sa prudko odparuje a zvyšok sa obrovskou silou rúti dovnútra. Palivo sa stlačí a zahreje natoľko, aby sa jadrá vodíkových izotopov začali spájať.
Práve správanie diamantovej vrstvy patrí medzi detaily, ktoré rozhodujú o výsledku. Ak sa kapsula nestláča dostatočne rovnomerne, drobné nerovnosti a hydrodynamické nestability môžu pokus pripraviť o veľkú časť výkonu. LLNL preto potrebuje presne vedieť, kedy diamant pri prvom náraze prestane byť pevnou látkou.
Problém bol, že experimenty a najlepšie kvantové simulácie sa v tejto otázke približne 20 rokov rozchádzali asi o 20 %. Staršie merania určovali teplotu topenia diamantu vyššie, než predpovedali modely.
Tlak prekonal vnútro ľadových obrov
Tím Lawrence Livermore National Laboratory preto urobil nové experimenty v zariadení OMEGA Laser Facility na University of Rochester. Do malých vzoriek mikrokryštalického diamantu vyslal laserom vytvorenú rázovú vlnu a sledoval ich pri tlakoch smerujúcich k 1 terapaskalu.
Ide o podmienky, ktoré LLNL prirovnáva k tlakom vyšším než v hlbinách Uránu a Neptúna a približne trojnásobku tlaku v strede Zeme. Stav materiálu pritom existoval iba približne nanosekundu. Vedci počas nej merali teplotu, hustotu, odrazivosť, rýchlosť šoku a pomocou röntgenovej difrakcie priamo sledovali atómovú štruktúru.
Štúdia publikovaná 13. augusta v Nature Physics ukázala topenie pri teplote približne 7 300 kelvinov, pričom s rastúcim tlakom teplota topenia mierne klesala. Nové výsledky sa už zhodujú s kvantovými simuláciami. Autori zároveň ukázali, že diamantová štruktúra vydržala približne do 1 TPa.
Dôležitý je aj ďalší detail. Pri jedinom prudkom šoku vedci nepozorovali pred topením prechod do exotickej kryštalickej fázy uhlíka BC8, ktorý naznačovali niektoré staršie experimenty. Diamant zostal kineticky „uväznený“ vo svojej pôvodnej štruktúre až do roztavenia.
Silnejší úder nemusí byť lepší
Práve tu sa laboratórny experiment prepája s jadrovou fúziou.
NIF dnes používa pomerne silný prvý šok, aby mal istotu, že diamantová kapsula sa roztaví dostatočne skoro a rovnomerne. Nové meranie však naznačuje, že na úplné roztavenie môže stačiť o niečo pomalší prvotný šok.
To je dôležité pre samotné palivo. Slabší úvodný šok ho menej predohreje, takže zostane stlačiteľnejšie. Pri následnej implózii možno deutérium a trícium natlačiť do hustejšieho stavu a z rovnakého množstva laserovej energie vytiahnuť vyšší fúzny výťažok. Výskum NIF už ukazuje, že zníženie takzvanej adiabaty a zvýšenie kompresie patria medzi cesty k vyššiemu výkonu.

LLNL uvádza, že predpovede pre pomalšie počiatočné šoky ukazujú potenciál až trojnásobného zvýšenia energetického zisku, pokiaľ sa podarí udržať pod kontrolou ďalšie mechanizmy, ktoré implóziu zhoršujú. Nejde teda o výsledok, ktorý by vedci už dosiahli novým experimentom. Je to cesta, ktorú presnejšia fyzika diamantu umožňuje otestovať.
Rekord už dnes presahuje štvornásobok
NIF pritom nevychádza z nuly. Pri rekordnom experimente 7. apríla 2025 dodali lasery do terča 2,08 MJ a fúzna reakcia vytvorila 8,6 MJ energie. Takzvaný target gain dosiahol 4,13, teda viac než štvornásobok energie laserového impulzu dopadajúceho na cieľ.
Tu však treba oddeliť fyzikálny rekord od elektrárne. Hodnota 4,13 porovnáva energiu fúzie s energiou laserov dodanou do terča. Nezahŕňa všetku elektrinu potrebnú na prevádzku rozsiahleho laserového zariadenia. Komerčná fúzna elektráreň musí navyše energiu zachytiť, premeniť na elektrinu, opakovať výstrely vysokou frekvenciou a lacno vyrábať obrovské množstvo presných palivových kapsúl.
Aj preto sme pri analýze ekonomiky fúzie upozorňovali, že samotný úspech reakcie ešte automaticky neznamená lacnú elektrinu. Výskum sa už neposúva iba cez otázku, či dokážeme fúziu zapáliť, ale najmä cez to, ako z každého pokusu dostať podstatne viac energie.
Diamantový experiment rieši práve jednu z týchto drobných, ale zásadných prekážok. Vedci nezískali nový zdroj energie roztavením diamantu. Získali presnejší návod, ako sa pri extrémnych podmienkach správa materiál, od ktorého závisí kvalita celej implózie.
A výsledok má ešte jeden bonus. Nové dáta pomôžu spresniť modely Uránu a Neptúna, kde sa podľa niektorých teórií môže uhlík oddeľovať, kryštalizovať a padať hlbšie do planéty ako povestný „diamantový dážď“. Pri extrémnom tlaku sa navyše roztavený uhlík správa nezvyčajne. Kvapalná fáza je hustejšia než pevný diamant, takže by diamant v tekutom uhlíku plával podobne ako ľad vo vode.
Dostaň Fontech do svojich Google odporúčaní
Pridať ako preferovaný zdroj Fontech, odkaz sa otvorí v novom okneČítajte viac z kategórie: Novinky
Ďakujeme, že čítaš Fontech. V prípade, že máš postreh alebo si našiel v článku chybu, napíš nám na redakcia@fontech.sk.
Teraz čítajú

Letectvo dosiahlo veľký míľnik. 11-tonové elektrické lietadlo vzlietlo a stálo to len 5 dolárov

Poľsko od zajtra zrazí ceny benzínu a nafty. Vieme, kedy sa Slovákovi oplatí vyraziť cez hranice

Slovák z auta odrezal strechu a vyrazil na cestu. Narazil na tvrdé pravidlo

Koniec búraniu a káblom. Vymysleli tepelné čerpadlo, ktoré jednoducho zapojíš do zásuvky

Tesla chystá kuriózny elektromobil. Má lietať vďaka technológii od SpaceX
NAJČÍTANEJŠIE ZO STARTITUP

100-roční manželia raňajkujú v McDonalde a nepotrebujú biohacking. Ich recept na dlhovekosť je úplne jednoduchý
PREMIUM30 minút naraz alebo 10 minút po jedle? Neurogenetik vysvetľuje, čo s cukrom v krvi urobí obyčajná chôdza

Fitness tréner s 18-ročnou praxou odporúča metódu 3-6-9 na budovanie sily a svalov. Špeciálna rotácia búra stereotyp

SHMÚ zvyšuje výstrahy na druhý stupeň. Tropické teploty udrú v plnej sile, záchranári varujú pred kolapsom

Pozemok za 50 eur aj rodinný dom za 62-tisíc: Štát ponúka Slovákom nepotrebný majetok
- 24 hod
- 48 hod
- 7 dní
-
- VIDEO: Takto vyzerá najdrahší film všetkých čias. Ukáže vojnu o záchranu vesmíru
- Motor budúcnosti prešiel skúškou bez kvapky paliva. Na 100 % vodík zvládol štart, let aj pristátie
- Jeden z najväčších štátov sveta vysychá. Problém s vodou môže ohroziť globálny trh s potravinami
- Koniec búraniu a káblom. Vymysleli tepelné čerpadlo, ktoré jednoducho zapojíš do zásuvky
- Chystajú reaktor, aký na svete nemá obdoby. Z jadrového odpadu chce dostať až 500 MW výkonu
-
- VIDEO: Takto vyzerá najdrahší film všetkých čias. Ukáže vojnu o záchranu vesmíru
- Mala to byť lacná náhrada Jurského parku, ide o skvelé prekvapenie. Tento film stojí za pozornosť
- Na ČSFD má 87 % a už čoskoro pokračuje. Geniálna gangsterka hlási brutálny návrat (VIDEO)
- Jeden z najväčších štátov sveta vysychá. Problém s vodou môže ohroziť globálny trh s potravinami
- Motor budúcnosti prešiel skúškou bez kvapky paliva. Na 100 % vodík zvládol štart, let aj pristátie
-
- Nová česká komédia valcuje internet. Ponúka ju jediná služba, poráža aj Spider-Mana
- Astronómovia pustili AI k riadeniu teleskopu. Svojím prvým rozhodnutím ich poriadne prekvapila
- Stojí menej než 10 000 eur a len tak sa po ňom zapráši. Tento čínsky elektromobil nemá chybu
- Mala to byť lacná náhrada Jurského parku, ide o skvelé prekvapenie. Tento film stojí za pozornosť
- Mal to byť nový začiatok, nakoniec úplne pohorel. Akčný veľkofilm 2026 dorazil online aj s dabingom
Európa chcela odstrihnúť Putina, deje sa však opak. Dovoz ruského LNG prudko vzrástol
USA chystajú vesmírny štít za 160 miliárd eur. Prvý ostrý zásah príde v roku 2029
Mochovce dosiahli kľúčový míľnik. Štvrtý blok už rozbehol jadrovú reakciu
Ojazdené autá na Slovensku citeľne zdraželi. Priemerná cena stúpla, mení sa aj ponuka
Umelá inteligencia produkuje sofistikovaný podvod. Odborníci varujú pred novou vlnou
Zelená domácnostiam pokračuje, no podmienky stále chýbajú. SIEA prezradila, čo sa zmení
Extrémne sucho zasahuje už 38 % Slovenska. SHMÚ varuje pred kriticky vyschnutou pôdou
NAJČÍTANEJŠIE ZO STARTITUP

100-roční manželia raňajkujú v McDonalde a nepotrebujú biohacking. Ich recept na dlhovekosť je úplne jednoduchý
PREMIUM30 minút naraz alebo 10 minút po jedle? Neurogenetik vysvetľuje, čo s cukrom v krvi urobí obyčajná chôdza

Fitness tréner s 18-ročnou praxou odporúča metódu 3-6-9 na budovanie sily a svalov. Špeciálna rotácia búra stereotyp

SHMÚ zvyšuje výstrahy na druhý stupeň. Tropické teploty udrú v plnej sile, záchranári varujú pred kolapsom

