Nemecko spojilo sily s americkým gigantom. Chcú posunúť jadrovú fúziu

Výskumníci z dvoch popredných svetových mocností v oblasti jadrovej fúzie spájajú svoje kapacity, aby vyriešili najnáročnejšie technologické výzvy na ceste k čistému a prakticky nevyčerpateľnému zdroju energie, upozorňuje Interesting Engineering.

Kolumbijská univerzita v USA a Inštitút Maxa Plancka pre fyziku plazmy v Nemecku zakladajú nové virtuálne výskumné centrum s názvom Max Planck Columbia Center „Optimizing Symmetry in Fusion Plasmas“. Spoločný projekt s celkovým rozpočtom 13,3 milióna dolárov je plánovaný na päťročné obdobie so začiatkom v roku 2027 a jeho cieľom je zásadným spôsobom posunúť vývoj fúznych elektrární.

Výskumné zariadenia s teplotou vyššou ako Slnko

Hlavným cieľom výskumu je hľadanie spolupráce medzi dvoma hlavnými koncepciami fúznych zariadení, tokamakmi a stelarátormi. Obe technológie využívajú extrémne silné magnetické polia na udržanie plazmy zahriatej na stovky miliónov stupňov Celzia, čo sú podmienky nevyhnutné pre prebiehanie fúzie vodíkových izotopov. Každá z týchto koncepcií však k udržaniu plazmy pristupuje odlišným spôsobom a prináša svoje špecifické výhody a nevýhody.

Tokamaky sa spoliehajú na elektrický prúd pretekajúci samotnou plazmou, ktorý pomáha vytvárať potrebné magnetické pole a udržiavať stabilnú konfiguráciu. Prístup umožňuje dosahovať vysokú hustotu plazmy a efektívnejší ohrev, no prináša so sebou riziko takzvaných disrupcií plazmy v podobe náhlych kolapsov magnetického udržania, ktoré môžu fyzicky poškodiť steny reaktora.

Stelarátory na druhej strane nevyužívajú vnútorný prúd v plazme, ale spoliehajú sa výhradne na komplexný trojrozmerný systém vonkajších magnetických cievok. Výroba a návrh stelarátorov sú síce inžiniersky mimoriadne náročné, no zaručujú stabilný, nepretržitý chod bez hrozby náhlych disrupcií, čo je pre komerčné prevádzky kľúčová vlastnosť.

Výskumný tím pod vedením spoluriaditeľov Thomasa Klingera a Carlosa Paz-Soldana sa zameria na optimalizáciu magnetickej symetrie plazmy, čím chce skombinovať najlepšie vlastnosti oboch reaktorových architektúr.

Zapoja sa aj fúzne startupy

Americkí vedci získajú vďaka spoločnému centru priamy prístup k dvom najvýznamnejším nemeckým fúznym zariadeniam: stelarátoru Wendelstein 7-X v Greifswalde a tokamaku ASDEX Upgrade v Garchingu. Priame vykonávanie experimentov na oboch zariadeniach umožní vedcom porovnávať namerané dáta, testovať nové teoretické modely a hľadať spôsoby, ako eliminovať destabilizáciu plazmy.

Tokamak Energy ltd.

Okrem samotnej konfigurácie magnetických polí sa projekt zameria na riešenie kritických technologických prekážok. Výskumníci budú vyvíjať pokročilé vysokoteplotné supersúmerné magnety, riešiť manažment extrémneho tepelného toku dopadajúceho na vnútorné steny reaktora a hľadať spôsoby, ako predchádzať náhlym plazmovým nestabilitám.

Mimoriadne dôležitým prvkom projektu je aj zapojenie súkromného sektora. Do pracovných skupín budú prizvaní experti z mediálne aj technologicky významných fúznych startupov ako Commonwealth Fusion Systems, Proxima Fusion, Thea Energy či Type One Energy, čím sa urýchli prenos akademických poznatkov do praxe.

Financovanie projektu je rozdelené medzi americké zdroje (7,5 milióna dolárov) a nemecký Inštitút Maxa Plancka (5 miliónov eur), pričom rozpočet pokryje náklady na výskumný personál, medzinárodné stáže a úzku koordináciu tímov.

Významným prínosom je aj výchova novej generácie fyzikov. Doktorandi a postdoktorandi budú môcť stráviť až rok na partnerských pracoviskách v Nemecku alebo v New Yorku, čím získajú priamu skúsenosť s najmodernejšou výskumnou infraštruktúrou sveta práve v oblasti fúznej energie.

Čítajte viac z kategórie: Novinky