USA skúšajú inú cestu k svätému grálu energetiky. V prvých testoch dosiahli tlak 100 000 atmosfér

Americká spoločnosť American Fusion hlási ďalší výsledok pri vývoji experimentálneho systému Texatron. Pri opakovaných testoch mala dosiahnuť špičkový tlak približne 100 000 atmosfér, teda viac než 10 gigapascalov. K samotnému zapáleniu fúzie však zatiaľ nedošlo a oveľa náročnejšou úlohou bude dostať tlak, teplotu aj čas udržania plazmy na potrebnú úroveň súčasne.

Väčšina známych projektov jadrovej fúzie sa snaží udržať extrémne horúcu plazmu pomocou veľkých magnetických systémov. American Fusion ide opačnou cestou. Jeho Texatron má vytvárať veľmi krátke a mimoriadne intenzívne elektromagnetické impulzy, ktoré plazmu prudko stlačia.

Firma 27. augusta oznámila, že pri opakovaných testoch dosiahla špičkový tlak približne 100 000 atmosfér, čo zodpovedá zhruba 10,1 GPa. Výsledok uvádza priamo American Fusion vo svojom technickom oznámení.

Namiesto sekúnd môže stačiť mikrosekunda

Texatron je založený na takzvanej pulznej magnetickej kompresii. Cieľom nie je držať plazmu stabilnú dlhé sekundy, ale na extrémne krátky čas ju dostať do podmienok, pri ktorých začne dostatočne rýchlo prebiehať fúzia.

Aktuálny model American Fusion pracuje s dobou maximálneho udržania približne jednu mikrosekundu. Na druhej strane potrebuje extrémnu teplotu. Firma cieli približne na 60 keV, teda okolo 700 miliónov kelvinov. Práve v tejto oblasti už výraznejšie rastie pravdepodobnosť fúznej reakcie medzi deutériom a héliom-3.

Nie je to náhodne zvolené číslo. Aktuálna odborná štúdia v Journal of Fusion Energy uvádza pri D–³He plazme oblasť približne 41 až 68 keV ako rozsah, v ktorom sa správanie fúznej reakcie dá vhodne opisovať pomocou takzvaného triple productu. Štúdia o podmienkach D–³He fúzie

Väčší Texatron má osemnásobný objem

American Fusion teraz modeluje dve veľkosti systému. Menší Texatron má komoru s veľkosťou 11 palcov a približne 445 cm³ plazmy. Väčšia 23-palcová konfigurácia má dosiahnuť približne 3 720 cm³, teda 8,36-násobný objem. Firma ich označuje ako približne 500 kW a 5 MW vývojové konfigurácie.

American fusion energy

Ak by väčší systém dosiahol súčasne 700 miliónov K, 100 000 atmosfér a mikrosekundové udržanie, interný model počíta približne s 1,1 × 10¹⁶ fúznymi reakciami počas jedného impulzu.

Výsledkom by teoreticky bolo 32,6 kJ fúznej energie na pulz. Firma tento krátky impulz prepočítava na okamžitý výkon 32,6 GW.

Tu je však potrebné čísla čítať veľmi opatrne. 32,6 GW nie je výkon elektrárne. Ide o matematický prepočet 32,6 kJ energie uvoľnenej počas jedinej mikrosekundy. Samotných 32,6 kJ predstavuje iba približne 0,009 kWh. Navyše nejde o nameraný výkon Texatronu, ale o výpočet založený na podmienkach, ktoré systém ešte musí dosiahnuť. Aj samotná firma to v dokumentácii výslovne zdôrazňuje.

Fúzia ešte neprebehla

To je zároveň najdôležitejšia hranica aktuálnej správy. American Fusion zatiaľ neoznámil zapálenie D–³He fúzie ani čistý energetický zisk. Firma v zverejnených výsledkoch neuvádza nameranú kombináciu teploty a hustoty plazmy, ktorá by dokazovala splnenie potrebného Lawsonovho kritéria.

Jej prvá séria testov na Texas Tech University bola ešte základnejšia. V júli sa overovalo vysokonapäťové napájanie, vákuový systém, riadenie, diagnostika či plazmové spínače. Oficiálna správa z prvého testovania uvádza, že počas tejto fázy nebolo zaznamenané merateľné žiarenie.

Ani aktuálnych 100 000 atmosfér preto nemožno zamieňať za funkčný fúzny reaktor. American Fusion zatiaľ výsledok publikoval formou firemného technického oznámenia, nie ako nezávisle recenzovanú štúdiu s kompletnými diagnostickými dátami.

Hélium-3 má veľkú výhodu aj veľký problém

Texatron má využívať reakciu deutéria s héliom-3. Jej hlavnými produktmi sú nabité častice namiesto vysokoenergetického toku neutrónov typického pre deutérium–tríciovú fúziu. To môže výrazne znížiť poškodzovanie materiálov a zjednodušiť získavanie energie.

Nie je však úplne bez neutrónov. Vedľajšie D–D a následné D–T reakcie ich stále vytvárajú, na čo upozorňuje aj aktuálna odborná analýza.

Ďalším problémom je samotné hélium-3. Na Zemi je veľmi vzácne a americké ministerstvo energetiky upozorňuje, že D–³He vyžaduje vyššie teploty než bežnejšie D–T palivo a pred masovým využitím by bolo potrebné vyriešiť aj jeho dodávateľský reťazec. Vysvetlenie palivových cyklov amerického DOE

Texatron teda zatiaľ dokázal jednu časť skladačky. Firma hlási opakovateľnú extrémnu kompresiu, ale stále musí ukázať potrebnú teplotu, hustotu a udržanie plazmy naraz, následne samotnú fúziu a až potom energetický zisk. Práve ďalšie testy ukážu, či sa z netradičného pulzného systému stane seriózny konkurent oveľa známejších fúznych technológií.

Čítajte viac z kategórie: Novinky