Najväčšia slabina fúzie je preč. Japonci našli trik ku trvalo udržateľnej energii budúcnosti

Japonský startup Kyoto Fusioneering urobil ďalší dôležitý krok na ceste k praktickej fúznej energetike. Vo svojom zariadení UNITY-1 začal testovať nový systém na získavanie vodíka z tekutého kovu, ktorý má vyriešiť jeden z najťažších problémov budúcich fúznych elektrární: zabezpečiť stabilnú, nepretržitú dodávku paliva.

Kým reakcia samotná je už vo vedeckej komunite dobre preskúmaná, logistika okolo paliva zostáva jednou z najnáročnejších častí fúzneho cyklu.

Hydríd, ktorý má poháňať budúce reaktory, pozostáva z izotopov vodíka, najmä trítia. To sa však v prírode prakticky nevyskytuje a nemožno ho ťažiť, preto musí byť v reaktore vyrobené priamo počas prevádzky. A presne tu sa rodí technologická výzva. Ako vyrobiť trítia dosť, a následne ho efektívne extrahovať z horúcej kovovej zmesi? Na tieto skutočnosti sa pozrel portál Interesting Engineering.

Nový spôsob získavania paliva z tekutého kovu

Riešením má byť tzv. blanket modul, v ktorom neutróny vznikajúce počas fúzie reagujú s kvapalnou zliatinou lítium-olovo (LiPb). Táto reakcia „pestuje“ trítia, no samotná zliatina je extrémne horúca a manipulácia s ňou si vyžaduje špičkové technológie. Kľúčovým prvkom systému Kyoto Fusioneering je preto technológia Vacuum Sieve Tray (VST), ktorú aktuálne testujú na zariadení UNITY-1.

VST pracuje jednoduchým, no brilantne efektívnym spôsobom. Trítiom obohatená zliatina sa vylieva do vákuovej komory, kde vnútorné sitové tácky rozdeľujú tekutý kov na jemné kvapky. Tým sa dramaticky zväčší celková plocha kvapaliny, čo umožní, aby sa zachytený plynný vodík vrátane trítia uvoľnil rýchlejšie a s vyššou účinnosťou.

Inžinieri zatiaľ testujú proces s deutériom a bežným vodíkom, no princíp zotavenia paliva zostáva rovnaký. Technológia tak už dnes dokazuje, že extrakcia izotopov z kovového média môže byť v podnikovej praxi realizovateľná.

Podľa zakladateľa a generálneho riaditeľa Satoshiho Konishiho ide o kritický míľnik. „Preukázanie účinnosti získavania vodíka je rozhodujúcim krokom k škálovateľnej fúznej energii. Tieto testy potvrdzujú kľúčové komponenty systému Fusion Fuel Cycle System a dávajú našim priemyselným partnerom dôveru v to, že dokážeme dodať spoľahlivú dodávku paliva v budúcich komerčných nasadeniach,“ uviedol Konishi.

Kyotofusioneering

Cesta k uzavretému palivovému cyklu

Technológia VST je súčasťou širšieho Fusion Fuel Cycle System, integrovaného riešenia navrhnutého tak, aby zvládlo celý kolobeh paliva. Od získania vyrobeného trítia cez jeho uskladnenie až po jeho spätné dodávanie do reaktora. Dáta z prebiehajúcich testov UNITY-1 poslúžia ako základ pre navrhovanie vylepšenej verzie systému, ktorá bude nasadená v projekte UNITY-2 v kanadskom Ontáriu.

Práve tam, v spolupráci s Canadian Nuclear Laboratories, prebehne finálna validácia technológie už s reálnym trítia. Pre Kyoto Fusioneering pôjde o definitívny dôkaz, že ich systém dokáže zvládnuť celý palivový cyklus v podmienkach blízkych budúcim fúznym elektrárňam.

Kanada buduje prvé zariadenie s úplným cyklom trítia

Súbežne s testami v Japonsku vstúpil projekt UNITY-2 do stavebnej fázy. V Chalk River Laboratories v Ontáriu už prebieha demontáž starých zariadení, ktoré uvoľnia priestor pre nové technologické linky. Facility s názvom Unique Integrated Testing Facility bude prvým zariadením na svete, ktoré prakticky otestuje kompletný, uzavretý cyklus trítia: od vstrekovania paliva a jeho následného zberu, cez odstraňovanie nečistôt a separáciu izotopov až po spätné uskladnenie.

Inžinieri ho navrhli tak, aby dokázal kontinuálne cirkulovať až 30 gramov trítia v rámci 24-hodinového cyklu, s licenciou na rozšírenie až na 100 gramov. Pre fúznu energetiku to predstavuje prelomový moment, keďže ide o prvú plnohodnotnú simuláciu toho, ako by mohla fungovať trítia ekonomika v budúcich elektrárňach.

Výskum a vývoj fúznych technológií sa tak vďaka Kyoto Fusioneering a japonsko-kanadskej spolupráci posúva z teórie čoraz bližšie k reálnej energetickej infraštruktúre. Ak sa technológie osvedčia, môžu sa stať jednými z pilierov prvej generácie komerčných fúznych reaktorov a tým aj trvalo udržateľnej energetiky budúcnosti.

Čítajte viac z kategórie: Ekológia