USA stavajú zariadenie, aké energetika ešte nemá. Má dosiahnuť rekordný čistý zisk z jadrovej fúzie

V Novom Mexiku sa začala výstavba fúzneho zariadenia, ktoré má v jednom experimente vyprodukovať viac než 100 megajoulov energie. Pacific Fusion chce zároveň do roku 2030 dosiahnuť takzvaný čistý energetický zisk na úrovni celého zariadenia, čo sa zatiaľ nepodarilo žiadnemu fúznemu systému.

Americký startup Pacific Fusion začal v Albuquerque stavať výskumno-výrobný areál za približne jednu miliardu dolárov. Jeho srdcom bude Demonstration System, ktorý má preveriť inú cestu k jadrovej fúzii než obrovské tokamaky alebo lasery používané v National Ignition Facility.

Podľa oficiálneho oznámenia Pacific Fusion sa výstavba začala 25. augusta v lokalite Mesa del Sol. Firma chce do roku 2030 prekonať dve hranice. V jednom pulze vyrobiť viac než 100 MJ fúznej energie a zároveň dostať z reakcie viac energie, než bolo pred experimentom uložené v celom zariadení.

Namiesto laserov použijú extrémny elektrický impulz

Pacific Fusion využíva pulznú magnetickú inerciálnu fúziu. Malý kovový valec obsahujúci deutérium a trícium dostane obrovský elektrický prúd. Ten vytvorí magnetické pole, ktoré palivový terč v priebehu menej než 100 nanosekúnd prudko stlačí a zahreje na podmienky potrebné na fúziu.

Energiu zabezpečí 156 rovnakých pulzných modulov. Každý má vo finálnej podobe poskytovať viac než jeden terawatt špičkového výkonu a všetky musia vystreliť s mimoriadne presným časovaním. Prúd v cieli má dosiahnuť približne 60 miliónov ampérov. Podrobný princíp firma opisuje na svojej technologickej stránke Pacific Fusion.

Nejde zatiaľ o hotový systém. V júni Pacific Fusion otestoval zmenšený prototyp približne tretinovej veľkosti budúceho modulu. Dosiahol 440 GW, napätie 1,1 MV a impulz dlhý 80 nanosekúnd. Pred stavbou zostávajúcich modulov chce firma ešte tento rok dokončiť a preveriť jeden kus v plnej veľkosti.

Technologický základ zároveň nie je úplne nový. Prototyp Sirius vyvinutý v Lawrence Livermore National Laboratory už absolvoval viac než 3 000 výstrelov, pričom pri testoch dosahoval 60 GW a približne 95-percentnú účinnosť prenosu energie.

Do kondenzátorov pôjde približne 80 MJ

Podľa technického riaditeľa Pacific Fusion Keitha LeChiena má Demonstration System pred experimentom uložiť do kondenzátorov približne 80 MJ elektrickej energie. Zhruba 12 % z nej sa má dostať až k samotnému palivovému terču.

Pacific Fusion

Výsledná fúzna reakcia má následne prekročiť 100 MJ. Ak sa to podarí, zariadenie dosiahne takzvaný net facility gain, teda energetický zisk počítaný už od energie uloženej v stroji, nie iba od energie, ktorá priamo zasiahla palivo.

NIF v apríli 2025 vyprodukoval 8,6 MJ z 2,08 MJ laserovej energie dodanej do terča, čo znamenalo cieľový gain 4,13. Na FonTechu sme tento rekord rozoberali aj pri novom výskume diamantových kapsúl.

NIF však pri tomto výpočte nezapočítava elektrickú energiu potrebnú na prevádzku celého laserového zariadenia. Pacific Fusion chce hranicu posunúť práve sem.

Ani 100 MJ ešte nebude znamenať elektráreň

Tu však prichádza podstatná brzda. Demonstration System nebude vyrábať elektrinu do siete. Pacific Fusion samo zariadenie označuje za demonštračný a výskumný systém, nie elektráreň.

Ani facility gain tesne nad hodnotou jedna nestačí na ekonomickú produkciu elektriny. Teplo z fúzie sa musí zachytiť a premeniť späť na elektrinu, pričom vznikajú ďalšie straty.

Pacific Fusion odhaduje, že pri klasickom tepelnom cykle s účinnosťou približne 30 až 40 % potrebuje reálna elektráreň facility gain približne 3 až 4. LeChien pre Nature povedal, že plánovaný prvý výsledok bude zhruba na pätine úrovne potrebnej pre elektráreň.

Ďalšou výzvou je opakovanie experimentov. Sandia National Laboratories napríklad uvádza, že dnešný Z Machine dokáže vystreliť približne raz denne, zatiaľ čo energetický systém podobného typu by potreboval približne šesť pulzov za minútu a musel by z nich nepretržite odvádzať teplo.

Zariadenie bude mať aj vojenskú úlohu

Projekt navyše nevzniká iba kvôli energetike. Americká National Nuclear Security Administration podpísala s Pacific Fusion memorandum o spolupráci v oblasti vysokovýťažkovej fúzie, fyziky extrémnych hustôt energie, materiálov a simulácií.

Viac než 100 MJ v jednom experimente totiž umožní vytvárať krátkodobé extrémne tlaky a intenzívne záblesky neutrónov, röntgenového a gama žiarenia. Takéto podmienky sa používajú aj pri výskume materiálov a pri overovaní amerického jadrového arzenálu bez vykonávania explozívnych jadrových skúšok.

Pacific Fusion tak v jednom miliardovom zariadení spája dve úlohy. Chce preveriť ďalší krok od vedeckého zapálenia fúzie smerom k energetickému zisku celého systému a súčasne vybudovať extrémne výkonné experimentálne zariadenie pre americké laboratóriá.

Firma už pritom na FonTechu nie je neznáma. Jej netradičný pulzný fúzny systém sme detailnejšie predstavili ešte pri prvých plánoch zariadenia. Dnes sa tento koncept prvýkrát presúva z prototypov do stavby zariadenia v plnom rozsahu.

Najväčšia skúška však príde až po dokončení. Hranica 100 MJ a energetický zisk celého zariadenia sú zatiaľ návrhové ciele Pacific Fusion, nie dosiahnuté výsledky.

Čítajte viac z kategórie: Novinky