Prelom: Vedci prekonali hlavnú prekážku fúznej energie, éra fosílnych palív sa blíži ku koncu

Spolu s klasickými štiepnymi reaktormi sa dopredu posúvajú aj tie fúzne, ktoré sa spoliehajú na spájanie ľahkých prvkov namiesto rozpadu ťažkých. Existuje však mnoho rôznych typov fúznych reaktorov a stále nie je úplne isté, ktoré z nich budú kľúčom k odomknutiu komerčnej oblasti pre takúto formu energetickej produkcie. Ako upozorňuje Interesting Engineering, veľký potenciál má metóda Z-Pinch, ktorá práve dosiahla dôležitý míľnik.

Cesta ku komerčnej fúznej energii

Vedci merali izotropiu energie neutrónov – teda rovnomernosť neutrónových emisií vo všetkých smeroch. Tento parameter je dôležitým ukazovateľom stabilnej a dobre regulovanej plazmy. Podľa výskumníkov ide o doteraz najsilnejší dôkaz, že unikátna metóda stabilizácie Z-pinch pomocou šmykových tokov, ktorú Zap Energy vyvíja, smeruje k vyšším výťažkom fúzie. Tento objav posilňuje dôveru v prechod na pokročilejší reaktor FuZE-Q, ktorý je ďalším krokom k praktickému využitiu jadrovej syntézy.

„Tento experiment ukázal, že plazma dosiahla termodynamickú rovnováhu. Znamená to, že ak zväčšíme jej objem, môžeme očakávať podobnú rovnováhu aj na väčšej škále,“ vysvetlil hlavný vedec a spoluzakladateľ Zap Energy, Uri Shumlak. V októbri 2024 spoločnosť predstavila svoj prvý plne integrovaný prototyp s názvom Century, ktorý demonštruje kľúčové technológie potrebné pre komerčnú fúznu elektráreň.

Množstvo produkovaných neutrónov úzko súvisí s energetickým potenciálom fúznej reakcie. Nie všetky fúzne procesy sú však efektívne. Napríklad v prípade lúčovo-cieľovej (beam-target) fúzie, keď rýchlo sa pohybujúce vodíkové jadrá narážajú na nehybné častice, vznikajú anizotropné (nerovnomerné) neutrónové emisie. To je znak nestability plazmy a zároveň obmedzuje možnosť dosiahnuť kladný energetický zisk.

Naopak, pri čistej tepelnej fúzii sú neutrónové emisie izotropné, teda majú rovnakú energiu vo všetkých smeroch. Meranie tejto izotropie je preto spoľahlivou metódou na určenie kvality fúznej reakcie. Ak by emisie neutrónov boli prevažne anizotropné, znamenalo by to, že zariadenie FuZE nie je vhodné pre produkciu energie v priemyselnom meradle.

Zap Energy

Najväčšia prekážke je odstránená

Aby túto hypotézu overili, vedci zo Zap Energy uskutočnili sériu testov s detektormi neutrónov umiestnenými okolo reaktora FuZE. Po analýze 433 plazmových výbojov za rovnakých podmienok dospeli k záveru, že neutrónové emisie sú takmer dokonale izotropné. Tieto výsledky potvrdzujú, že fúzny proces v reaktore FuZE je stabilný a škálovateľný, čím sa posilňuje dôvera v jeho potenciál na produkciu čistej energie, vysvetľujú vedci v štúdii publikovanej prostredníctvom IOP Science.

Nestabilita Z-pinch metódy bola dlhodobo považovaná za neriešiteľný problém. Spoločnosť Zap Energy však už v roku 2018 prvýkrát preukázala, že jej technológia umožňuje dosiahnuť čistú tepelnú fúziu. Teraz tieto výsledky potvrdila s vyššou presnosťou a pri vyšších energiách. Výskum dokazuje, že šmykové toky dokážu odďaľovať nestability, ktoré v minulosti znemožnili praktické využitie Z-pinch reaktorov.

„Táto štúdia predstavuje zásadný fyzikálny prielom. Preto sme venovali toľko úsilia na presné merania,“ zdôraznil Uri Shumlak. Tím Zap Energy teraz vykonáva experimenty na pokročilejšom zariadení FuZE-Q, kde merajú izotropiu neutrónov pri ešte vyšších energiách. Predbežné výsledky sú sľubné a prebiehajúce testy majú potvrdiť, že lúčovo-cieľová fúzia neovplyvňuje výťažky reakcie.

Čítajte viac z kategórie: Elektromobilita