Rusko chystá prelom v jadrovej fúzii. Tento nenápadný komponent môže rozhodnúť o úspechu reaktorov

Výskum jadrovej fúzie sa posúva aj mimo veľkých medzinárodných projektov, ako je ITER. Ruský výskumný ústav NIIEFA, ktorý patrí pod štátnu korporáciu Rosatom, oznámil úspešné testovanie nového typu vysokoteplotného supravodivého vodiča určeného pre elektromagnetický systém pripravovaného tokamaku TRT.

Ide o dôležitú súčasť zariadenia, ktoré má slúžiť ako medzistupeň na ceste k praktickému využitiu fúznej energie. Na tému upozornil portál Ineteresting Engineering.

Testovaný vzor mal dĺžku 5 metrov a pozostával z 240 supravodivých pások typu HTSC, ktoré sú uložené v medenej stabilizačnej matrici a chránené nerezovým plášťom.

Podľa výskumníkov je vodič navrhnutý na prácu pri prúde 65 kiloampérov v magnetickom poli s intenzitou 18 tesla, čo sú hodnoty, ktoré sa doteraz pri podobných konštrukciách bežne nedosahovali.

Prečo sú supravodiče kľúčové pre tokamaky

Tokamak je zariadenie, ktoré udržiava extrémne horúcu plazmu pomocou silných magnetických polí. Práve magnety sú jednou z technologicky najnáročnejších častí celého systému. Aby dokázali pracovať s vysokými prúdmi bez strát energie, využívajú supravodivé materiály, ktoré pri nízkych teplotách vedú elektrinu bez odporu.

Klasické projekty, vrátane medzinárodného ITER-u, používajú supravodiče na báze nióbu a titánu alebo nióbu a cínu, ktoré musia pracovať pri teplotách okolo 4,5 kelvina, teda približne –269 °C. Nový ruský vodič využíva pásky z yttrium-bárium-meď-oxidových keramických materiálov, ktoré umožňujú stabilnú prevádzku pri vyšších teplotách a zároveň v silnejších magnetických poliach.

Počas testovania bol vodič ochladený na teplotu približne –196 °C pomocou tekutého dusíka, pri ktorej prešiel do supravodivého stavu. Výskumníci následne sledovali jeho správanie pod záťažou a potvrdili, že si zachováva stabilné vlastnosti aj pri vysokom prúde.

Menšie rozmery, vyššie výkony

Jedným z rozdielov oproti vodičom používaným v projekte ITER je aj fyzická veľkosť. Vodiče určené pre tokamak TRT majú prierez 26 × 26 milimetrov, zatiaľ čo vodiče pre ITER dosahujú rozmery približne 54 × 54 milimetrov. Napriek menším rozmerom sú schopné pracovať v magnetických poliach až do 20 tesla a zvládnuť prúdy do 80 kiloampérov, čo otvára cestu k kompaktnejším a efektívnejším magnetickým systémom.

Výskumníci tvrdia, že testovanie pri vyšších teplotách zároveň znižuje náklady na experimenty a skracuje vývojové cykly. Nie je totiž potrebné využívať extrémne drahé chladiace systémy založené na tekutom héliu, čo je jeden z hlavných finančných problémov veľkých fúznych projektov.

Bing Image Creator

Čo bude nasledovať v najbližších rokoch?

Podľa harmonogramu projektu majú v roku 2026 vzniknúť dva nové vodiče s dĺžkou presahujúcou 60 metrov, ktoré už budú slúžiť ako základ pre testovanie cievok magnetického systému. V roku 2027 má byť postavený prototyp centrálnej solenoidovej cievky s priemerom 1 meter, pozostávajúcej zo 40 závitov vodiča v dvoch vrstvách. Tento prototyp má slúžiť ako technická príprava pre výrobu kilometrov vodičov potrebných pre celý reaktor.

Samotný tokamak TRT má vyrásť v areáli inštitútu TRINITI v meste Troick, kde sa v minulosti nachádzal silnopolový tokamak TSP. Areál sa postupne pripravuje na novú výskumnú infraštruktúru, ktorá má slúžiť nielen na štúdium správania plazmy, ale aj na vývoj technológií spojených s manipuláciou s trítiom a hybridnými fúzno-štiepnymi systémami.

Malý krok v laboratóriu, veľký význam pre celý sektor

Aj keď ide zatiaľ „len“ o testovanie jedného komponentu, supravodivé vodiče patria medzi technológie, ktoré môžu výrazne ovplyvniť podobu budúcich fúznych reaktorov. Ak sa podarí znížiť rozmery magnetických systémov, zvýšiť ich účinnosť a zároveň zjednodušiť chladenie, môže to zmeniť ekonomiku celých zariadení.

Z pohľadu globálneho výskumu ide o ďalší dôkaz, že vývoj jadrovej fúzie sa už neodohráva len v rámci jedného megaprojektu, ale prebieha paralelne na viacerých miestach sveta. Každý technický pokrok v oblasti magnetov, materiálov či riadenia plazmy môže skrátiť cestu k reaktorom, ktoré by jedného dňa mohli vyrábať elektrinu bez uhlíkových emisií a s minimálnym množstvom odpadu.

Čítajte viac z kategórie: Novinky