Nemeckí vedci zdvojnásobili šancu na večnú energiu

Zariadenie s názvom Wendelstein W7-X, ktoré postavili v severonemeckom mestečku Greifswald, má priemer šestnásť metrov a patrí medzi najväčšie svojho druhu na svete. Ide o nový typ fúzneho reaktora (takzvaný stelátor), ktorý sa od doterajších riešení líši zložitou, špeciálne tvarovanou konštrukciou.

W7-X ešte nebude vyrábať elektrinu do rozvodnej siete. Na to je aj pri úctyhodných rozmeroch príliš malý. „Cieľom projektu je otestovať koncepciu reaktora a technológie pre budúce elektrárne. Ak pôjde všetko podľa plánu, prvé praktické využitie jadrovej fúzie by sme mohli dosiahnuť o dvadsať rokov,“ vysvetľuje vedecký šéf projektu, profesor Thomas Klinger.

Experiment mal, aspoň na prvý pohľad, vcelku jednoduchý priebeh. Jeho podstata spočívala v tom, že vedci zacielili laserový lúč na miligram plynného hélia. Zážih trval len jednu desatinu sekundy, no v komore vytvoril plazmu s teplotou milión stupňov Celzia. Stelátor fungoval podľa projektovaných parametrov a je pripravený na ďalšie pokusy.

Umenie jadrovej fúzie

Teoretické modely riadenej jadrovej fúzie – čo je proces, ktorým hviezdy a teda aj Slnko produkujú energiu – sú známe od 50. rokov minulého storočia. Cieľom je nájsť neobmedzený zdroj energie. Elektrárne by čerpali palivo najmä z morskej vody a tej je naozaj dostatok. S jadrovou fúziou by energetika podľa prepočtov vedcov vystačila päť miliárd rokov. Je to viac ako treba, pretože Slnko sa začne časom zväčšovať a o poldruha miliardy rokov zmení Zem na suchú a horúcu planétu bez života.

Snaha napodobniť Slnko naráža na prekážky, ktoré sú na hranici, a často aj za hranicou technologických možností. V jadre Slnka horí fúzna reakcia pri teplotách okolo 15 miliónov stupňov Celzia. Atómy vodíka sa rozpadajú a vytvárajú horúcu plazmu. Gigantický tlak núti voľné jadrá s kladným nábojom, aby sa spájali, pričom vznikajú ťažšie prvky, uvoľňujú sa neutróny a energia.

Pozemské laboratóriá nedokážu tlaky v jadre Slnka dlhodobo napodobniť. Pre zapálenie fúzie preto treba doladiť parametre – predovšetkým zvýšiť teplotu na desiatky miliónov stupňov. Nie je to ľahké, no fúziu sa už podarilo naštartovať. V zatiaľ najväčšom reaktore JET v anglickom Oxfordshire horela v novembri 1991 niekoľko sekúnd.

Pre výrobu elektriny je dôležité, aby fúzia vyprodukovala viac energie, ako sa spotrebuje na jej zapálenie. Plazme dodávajú zážih silné mikrovlnné lasery, ktoré energiou naozaj nešetria. V reaktore JET spotrebujú päťsto megawattov, v krátkom okamihu dokonca až dvojnásobok. Fúzia pritom dodala „len“ 16 MW (aj tak ide o doteraz neprekonaný svetový rekord). Pozitívnu bilanciu, potrebnú na výrobu elektriny, zatiaľ nedosiahlo žiadne experimentálne zariadenie.

Jediná šanca je udržať fúziu čo najdlhší čas, aspoň niekoľko minút. To sa ľahko povie, no ťažšie uskutoční, lebo plazma chladne a vyžaduje neustály prísun energie. Ďalší problém je konštrukčný: teplotám plazmy neodolá žiaden materiál, preto ju treba oddeliť od stien reaktora.

Najschodnejším riešením, ako plazmu udržať na uzde, je