Zní to velkolepě. Podle Warrena McKenzieho ze startupu HB11 Energy, který vznikl při australské University of New South Wales, jejich společnost obešla všechny klíčové překážky, které zdržují vývoj fúzní energetiky již déle než půlstoletí. HB11 Energy právě šokovali svět prohlášením, že jejich vodíkovo-bórová fúze funguje asi tak miliardkrát lépe, než všichni čekali. HB11 Energy přitom nejsou šílenci, ale držitelé řad patentů ve fúzních technologiích v Japonsku, Číně i Spojených státech. U podobných prohlášení menších projektů je samozřejmě nutné vždy zachovat nadhled, vše pečlivě ověřit a počkat si na vyjádření více nezávislých odborníků. Také není příliš povzbudivé, že stránka s tiskovou zprávou UNSW momentálně nefunguje. Ale je to vážně zajímavé.
V dnešní době se velká část pozornosti ve fúzní energetice soustředí na multimiliardové projekty, které se pozvolna sunou vpřed, jako je německý stellarátor Wendelstein 7-X nebo dýchavičný mnohonárodnostní ITER Tokamak. Obvykle spoléhají na deuteriovou-tritiovou termojadernou fúzi, která vyžaduje teploty mnohem vyšší, než jaké panují na povrchu Slunce – až kolem 15 milionů °C.
HB11 Energy tohle všechno nechávají stranou. Jejich technologie navazuje na dlouholetý výzkum Heinricha Hory, teoretického fyzika původem z Děčína, který je teď emeritním profesorem University of New South Wales. Nevyužívá palivo, které by bylo vzácné, radioaktivní a všeobecně komplikované, jako je právě tritium, ani nevyužívá extrémní teploty. Namísto toho pracuje s vodíkem a bórem-11, což jsou běžné prvky. Jde o typ takzvané aneutronické fúze, tedy fúze, při které se většina energie uvolní v podobě elektricky nabitých částic.
Fúzní reakci HB11 Energy spouštějí sofistikovaným způsobem dva lasery. V srdci fúzního experimentu HB11 Energy je velká a převážně prázdná dutá koule, do jejíhož středu se umístí skromná peleta fúzního paliva. Do koule vedou otvory, jimž mohou k palivu proniknout laserové paprsky. Jeden z těchto paprsků zařídí pole pro magnetické udržení plazmatu a druhý spustí lavinu fúzní řetězové reakce. V této reakci budou vznikat částice alfa, které vytvoří elektrický proud. Ten je možné prakticky přímo nasměrovat do rozvodné sítě a není k tomu nutný žádný výměník tepla nebo parní elektrický generátor.
Jak říká Warren McKenzie, jejich technologie používá vodík jako šipku, se kterou zasahují bór. Když se strefí, tak mohou spustit fúzní reakci. Mělo by to být mnohem přesnější a efektivnější, než spouštět fúzi zvyšováním teploty, kdy se mají srážet náhodně se hemžící atomy. Při vodíkovo-bórové fúzi vznikají částice alfa, tedy vlastně jádra helia, která nemají elektrony, takže nesou kladný elektrický náboj. Toho HB11 Energy přímo využívají ke tvorbě elektrického proudu.
Lasery v této vodíkovo-bórové fúzi využívají technologii zesilování laserového svazku „Chirped pulse amplification“ (CPA). Díky tomu by fúzní generátory elektřiny s touto technologií měly být mnohem menší a jednodušší, než jakékoliv vysokoteplotní fúzní reaktory. Jak uvádí HB11 Energy, tyhle generátory budou malé, environmentálně v pohodě a natolik bezpečné, že je bude možné provozovat ve městech. Žádný radioaktivní odpad, žádná přehřátá pára, žádné riziko roztání čehokoliv.
Podle Hory je zásadní, že podle nových experimentů a simulací jejich lasery spouštěná řetězová fúzní reakce je miliardkrát výkonnější, než se předpovídalo. Díky takové lavině reakcí lze očekávat, že tato fúze vytěží mnohem více energie, než kolik se do ní na počátku vložilo. Hora to předpověděl již před padesáti lety, ale až teď se objevily lasery, které takovou reakci zvládnou. HB11 Energy zatím nechtějí spekulovat o tom, kdy by mohl mít hotové první ukázky této technologie, ale nejspíš jim nebude dělat problémy předběhnout plazícího se molocha ITER. Jestli se nepletou, jestli jim to bude skutečně fungovat a jestli zvládnout postavit komerčně životaschopnou technologii, tak čekejte veliké věci.
Video: Aneutronic Fusion
Literatura
New Atlas 21. 2. 2020.
Zbrusu nový stellarátor Wendelstein 7-X už žhaví plazma
Autor: Stanislav Mihulka (12.12.2015)
Fúzní minireaktor přesáhl teplotu v nitru Slunce
Autor: Stanislav Mihulka (07.06.2018)
Průlom v jaderné fúzi oživil vývoj technologie Z-pinch
Autor: Stanislav Mihulka (14.04.2019)
Diskuze:
Borovičku podle DOI 10.1088/1741-4326/ab1a60 lze zapálit
Josef Hrncirik,2020-02-23 22:00:02
Zatímco ve videích mocmým laserovým kopem do koulí s borovým terčem lehce spouští nezastavitelnou prudkou fúzní reakci a fúzní energii odnášenou vzniklými alfa částicemi bezproblémově lapají do sítě jako čistou kladnou elektřinu, teoretikové mají od Vánoc 2018 jasno. Borovičky lze zapálit. Kdo chce zapalovat, musí sám hořet! Není to však vůbec nebezpečné. K zapálení došlo pouze zpřesněním výpočtů srážkových průměrů a rozdělení rychlostí (T) v poněkud relativistickém systému B+++++; H+; ionty 300 ke.V; 6 e-; 150 ke.V; ale zřejmě jen při poměru B/(B+H)= 0,15 s alfami z horkého plamene již odváděnými hladce do sítí s teplotou oněch 300 ke.V nápadně se podobající síti VN dálkových přenosů. Pravděpodobně to bylo nutno míchat jako B + 5,66 H aby se zmenšily ztráty energie z plazma brzdným vyzařováním, které je u B+++++ 625x větší než u H+ či 39x než He++, které tam pochopitelně prakticky nejsou, protože jsou po vychládnutí z 8,68 Me.V fúzního příspěvku neprodleně odsunuty do sítě.
Nejzajímavější je obr.4. Kvůli velkým ztrátám z brzdného záření lze optimálně hořlavou borovičku zapálit pouze při teplotě mezi cca 250 - 350 ke.V. Při hustotě iontů 10**20/m3 je předpokládaný fůzní výkon až cca 900 kW/m3; zatímco samotné brzdné záření to chladí cca jen cca 873 kW/m3 a ohýnek snadno zhasne i malým ochlazováním neuvažovanými vlivy. Dříve však málo zdatní simulanti tvrdili, že kvůli brzdě boroviřku zapálit nelze!
Určo je jasné, že pokud musíme nechat alfy vychládnout z 8,68/3 Me.V na 0,3 MeV, bez turbíny natlačíme do sítě max. 3.0,3/8,68 = 10,5% fúzní energie.
V tomto systému průměrné energi cca 225 ke.V je tedy teplota cca 1,74 GK a tudíž tlak cca 21,6 MPa. Za 1 s v něm vyhoří cca 6,5 e15 atomů B, tj. cca 0,097%
no dobře. Když z toho snadno vytahují alfy,
Josef Hrncirik,2020-02-24 21:25:22
tak se jim tam hromadí přebytek e-, které jim budou utíkat dírami z koulí. Ty mohou při jejich 150 kV přivádět na katodu a vylepšit účinnost 1,5x; (300 kV + 150 kV k dobru; Elektrony však však 3 alfy soustavně diskriminuje.
Jsou to prostě jen bety.
Tri-alpha
Martin Redl,2020-02-23 11:31:34
Tady to je popsané názorně:
https://www.nextbigfuture.com/2013/06/tri-alpha-energy-review.html
http://www.int.washington.edu/talks/WorkShops/int_12_3/People/Weller_H/Weller.pdf
Přijde mi to velmi zajímavé
Pavel Aron,2020-02-23 11:08:37
I kdyby tato zpráva nebyla úplně seriozní, tak si myslím, že fúze iniciovaní laserem je perspektivní cesta.
U článku mi chybí zmínka, jak by řešili doplňování paliva a odstraňování reakční produktů.
Kabely
Jaromír Kalhota,2020-02-23 08:55:47
Asi zůstanu u svého bazénku s čerpadlem, toto se mi zdá dosti složité a ani nevidím kam mám připojit kabely.
startup
Jaroslav Pešek,2020-02-23 06:53:54
Sturtupy ohánějící se úžásnými výsledky bývají podvody.
Jak vznikne z He2+ proud v zásuvce?
Florian Stanislav,2020-02-22 20:41:48
Článek :"Vznikají při ní částice alfa, tedy kladně nabitá jádra hélia, z nichž je možné přímo generovat elektrický proud."
Můj názor: Rychlovarná konvice běží na 2000W, tedy za 1 s práce 2000 J =2kJ.
1 eV =1,602E-22 kJ
Pak 1kJ odpovídá 6,24E21 elektronů , pak 2 kJ odpovídají 12,48E21 elekronů (za sekundu nebo každou sekundu zapnuté konvice).
He2+ . 1 mol He2+ jsou 4g, odpovídá 6,22E22 atomů, odpovídá 12,44E22 elektronů chybějících.
4 g He2+ tedy představují elektrický proud (=uspořádaný tok elektronů, zde iontů) na 10 sekund zapnuté varné konvice.
A nemám nejmenší představu, jak se He2+ jako plyn ( nebo alfa záření) dostane měděnými dráty do té konvice.
Re: Jak vznikne z He2+ proud v zásuvce?
Florian Stanislav,2020-02-22 21:12:01
Chyba, byl jsem zvyklý 1 mol = 6,23 E23 částic a nějak mě to přesnější 6,022 rozhodilo a napsal jsem 6,022E22.
4 g He2+ , tedysprávně 6,22E23 atomů, čili 12,44E23 elektronů je třeba pro 2000W varnou konvici jako proud na 100 sekund.
Temelín má výkon 2 000 MW, tedy 1 000 000 x víc jaký výkon potřebuje konvice. Za den by Temelín při 85% vytíženosti vyrobil 3 000 tun helia.
Kde je nyní chyba?
Re: Re: Jak vznikne z He2+ proud v zásuvce?
Josef Hrncirik,2020-02-22 22:30:09
Nemá to chybu. Nepočítá to s napětím 1,4 MV, jak sugestivně vnucuje obr.3.
Re: Jak vznikne z He2+ proud v zásuvce?
Peter Somatz,2020-02-22 21:58:48
Tipujem ze to, co chcu premienat na prud, je pohybova energia tych alfa castic. To ze su kladne nabite, je len bonus. Potom staci prud tych castic smerovat napr. vnutrom nejakej cievky a mal by sa automaticky indukovat prud. Netreba ich brzdit napr. vodou, ktora sa premiena na paru.
Re: Re: Jak vznikne z He2+ proud v zásuvce?
Josef Hrncirik,2020-02-22 22:23:52
Problém je, že mag. pole paprsku iontů s paprskem jdoucím axiálně cívkou by neměnilo mag. tok cívkou. Železné jádro a osa cívky by měly pohltit mag. tok kružnicemi obepínajícími proudové vlákno. Když to bude nutně veliké, bude to mít velkou časovou konstantu. Prostě velké trafo na malou frekvenci. Aspoň Jabůrek bude stíhat měnit terče, nafukovat vacuum a nabíjet kondíky.
Re: Re: Jak vznikne z He2+ proud v zásuvce?
Jozef Martinkovič,2020-02-23 00:06:56
Hej tak nejako. Vola sa to "priama energeticka konverzia", da sa to spravit viac sposobmi, pozri tu: https://en.wikipedia.org/wiki/Direct_energy_conversion
Re: Jak vznikne z He2+ proud v zásuvce?
Z Z,2020-02-22 23:02:49
"A nemám nejmenší představu, jak se He2+ jako plyn ( nebo alfa záření) dostane měděnými dráty do té konvice."
V elektrickom obvode vo všeobecnosti vedú prúd nejaké elektricky nabité častice.
V rôznych častiach obvodu to môžu byť rôzne častice.
V kovoch elektróny, v rôznych vodných roztokoch kladné či záporné ióny.
Takže ak uvedená zariadenie funguje, môže byť súčasťou elektrického obvodu, s kladnými iónmi vodíka - na vstupe a kladnými iónmi hélia - na výstupe.
Predsa ak do obvodu zaradíte napríklad vodný roztok NaCl, tiež sa nebudete čudovať, ako sa dostane soľ, sodík či chlór do medených drôtov.
Re: Re: Jak vznikne z He2+ proud v zásuvce?
Josef Hrncirik,2020-02-22 23:15:19
Nateče tlakové supratekuté He do drátů?
Re: Re: Re: Jak vznikne z He2+ proud v zásuvce?
Z Z,2020-02-22 23:28:38
Kde je v článku niečo o "supratekutosti"?
Alebo, ak som, snáď, pochopil pointu otázky, tak z a do "drátov" potečú elektróny do jadier H a He.
Re: Re: Re: Re: Jak vznikne z He2+ proud v zásuvce?
Josef Hrncirik,2020-02-22 23:43:47
Možná tam mají supravodivé magnety chlazené kapalným, občas i supratekutým He. Protéká i molekulárnímí prasklinami a vzlíná po površích a snadno si vytvoří povrchovou násosku na supravodivých vodičích a do konvice vhodné teploty pak nateče jak víno při stáčení. Ale jen povrchně a pochopitelně jen když je konvice níž.
Re: Re: Re: Re: Re: Jak vznikne z He2+ proud v zásuvce?
Josef Hrncirik,2020-02-23 09:24:15
Jisto je jedině to, že u nás teče He oproti protinožcům do kopce.
Re: Re: Re: Re: Re: Jak vznikne z He2+ proud v zásuvce?
Josef Hrncirik,2020-02-23 09:24:48
Jisto je jedině to, že u nás teče He oproti protinožcům do kopce.
Re: Re: Re: Re: Re: Re: Jak vznikne z He2+ proud v zásuvce?
Josef Hrncirik,2020-02-23 09:32:58
Ránu jistoty udělala AI bez mého povědomí
Ale neblbněte,
Pavel Nedbal,2020-02-23 21:11:54
oni tou přímou konverzí rozumějí magnetohydrodynamický generátor, na který přišel už pan Faraday, totiž do proudu nabitých iontů dát dvě elektrody, a kolmo na ně mgnetické pole. A na elektrodách se objeví DC napětí. Obráceně to funguje taky, jako čerpadlo vodivé tekutiny (kapaliny, plazmy) a pohání to extratiché ponorky ve vodivé mořské vodě(a zabíjí ryby).
Zde však by to jednak nemělo valnou účinnost, druhak by byly elektrody rychle oderodované. Takže, i v případě jejich fúzního úspěchu se pokorně vrátíme k parnímu kotli. Ostatně, chtít po fúzní He plazmě, aby tekla námi požadovným směrem, je zásadní problém, ani magnety moc nepomohou, protože vzniklá He mají každá jinou rychlost (a směr), což je vlastnost všech jaderných reakcí, že v principu nemohou probíhat směrovaně a navíc musejí dodržovat zákon zachování součtu hybností.
Kotel, panečku, to je jistota. Jó, devatenácté století nám dalo skoro vše potřebné, teď už jen paběrkujeme...
Re: Ale neblbněte,
Florian Stanislav,2020-02-24 00:39:36
Souhlasím s Vámi. Když budu He2+ chápat jako záření alfa, pak bude vyletovat všemi směry a jeho pohybovou energii nelze využít. Soustředění radiálního záření do lineárního směru by spotřebovalo prakticky všechnu energii, kterou pak lze nějak využít při průletu MHD generátorem. Muselo by to fungovat asi jako puška, místo střelného prachu na explozi plynu (plazmy) by to zahřála fúze. Asi pulzní, musí se přivádět vodík. Termojaderná fúze pomocí laserů existuje desítky let a do výroby elektřiny kontinuálně je skoro pořád stejně daleko.
Nechci být pesimista,
Pavel Nedbal,2020-02-22 20:34:58
ale představa, že se kladně nabitým protonem nějak snadno strefíme do jádra B (5 kladně nabitých protonů) v rámci účinného průřezu, mi tak nějak nesedí. Proces sám je jasný, H-B reakce je známa dávno. Kéž by. Jakmile totiž slyším o "start upu" a "počítačových simulacích", dělá se mi špatně.
Alespoň malé, ale fungující zařízení by přesvědčilo.
A pak konečně by Gréta mohla opět začít chodit do školy, a o zbytek by se postarali inženýři (tedy snad ještě nějací budou).
nevidím důvod, proč vadí radioaktivita tritia
Čestmír Berka,2020-02-22 16:51:26
Tritium je přeci vodík a beta záření, které vzniká jeho rozpadem je velmi slabé
To zní hodně slibně
Daniel Konečný,2020-02-22 16:12:51
Tak snad v tom zase není nějaký háček. Jak přesně má fungovat přímé využití alfa částic na elektřinu? Jakou by to mohlo mít účinnost?
Re: To zní hodně slibně
Josef Hrncirik,2020-02-22 20:36:34
Prostě je oddělíme od nezreagovaných iontů a elektronů (v přebytku) a jejich kinetickou energii statisticky rozdělenou převedeme do energie el. pole. Mag. polem je roztřídíme podle rychlostí a necháme je plynule přistát na deskách kondenzátorů příslušného napětí. Prostě zatočíme s beta, alfa i protonovým i gama zářením i prostými nedomrlými fotony. Ale jak?
Nejspíš zase v kotli.
Fúze?
Michal Kejík,2020-02-22 13:47:32
Asi něčemu nerozumím. Pokud při reakci bóru s vodíkem vzniká helium, tak jde o fúzi nebo štěpení? Nebo do reakce vstupuje více jader?
Re: Fúze?
Malomestak Veliky,2020-02-22 14:39:57
Jsem z toho podobně zmatený. Na wikipedii https://en.wikipedia.org/wiki/Aneutronic_fusion jsou jako fúzní popsány řady aneutronických jaderných reakcí které, ačkoliv jsou uváděné jako fúzní, nevytvářejí stabilní težší jádra. Asi by nám tady mohl pomoct někdo kdo jaderné fyzice opravdu rozumí. Asi jde o to že nějaké těžší jádro vznikne, a to se počítá - ačkoliv to jádro je nestabilní a hned se zas rozpadne na alfa částice.
Každopádně aby v tom byl pořádný guláš, klasické štěpení 235U neutronem vypadá na wikipedii dosti podobně https://en.wikipedia.org/wiki/Nuclear_fission - možná jde o to jestli v reakci figurují neutrony?
Re: Re: Fúze?
Josef Hrncirik,2020-02-22 16:00:57
V čistých thermojaderných pumách to nahradí CRACATITEtm. (PbAr6 = Pb + 6 Ar; K.Čapek)
Překoná to i jeho kopii OsHe8 vyvíjený DARPA s.r.o. .
Stačí si trochu posvítit na nenápadný decaborane:
B11 10 H1 10 = 30 He++ + 60 e-
Je to i s EMI!
Re: Fúze?
Josef Hrncirik,2020-02-22 14:47:23
Jde o 3 násobnou eliminaci.
Již na první straně videa páší: …"eliminetes tubines"... a odkládají zbytečné turbány.
V reakci B11 + H1+ = 3 He4++ 5 e- snadno eliminují náboj H1+ a 5 e- a budou dodávat DC.
Re: Fúze?
Z Z,2020-02-22 15:17:11
Len laicky sa nazdávam, že podstatné je zlúčenie jadra vodíka (protón) na hélium, nie rozpad jadra bóru.
Re: Re: Fúze?
Josef Hrncirik,2020-02-22 15:47:08
Dobře jim tak. Ušetříme borovičku a na e- zapomeneme.
4 H1+ = He4 ++++
Do DC sítě pustíme He++++
Re: Re: Re: Fúze?
Josef Hrncirik,2020-02-23 11:04:24
He++++ by se pochopitelně rozpadlo na 4 H+ . Aby vzniklo reálné He++ stabilizované 2 neutrony, musela by rovnice být v nejhrubších rysech alespoň: 4 H+ = He++ + 2 e+
V systému reakce s B bude při reakční teplotě v pohodě hlavně B+++++; vyšší tam ale být nemohou podobně jako s He+++ či He++++
Re: Fúze?
Pavel Hudecek,2020-02-22 15:58:59
Ony jsou to dvě reakce:
1. 1H + 11B -> 12C + 8,7 MeV to je jasná fúze
2. 12C je těmi 8,7 MeV velmi excitovaný, takže se rozpadne na 4 alfačástice. Nejsem si jist, zda by se tohle mělo nazývat rozpadem, štěpením, nebo se tyhle deexcitace nazývají nějak speciálně.
Re: Re: Fúze?
Florian Stanislav,2020-02-22 19:54:21
Souhlasím s Vámi.
Nahoře v diskuzi Čestmír Berka,2020-02-22 16:51:26
"Tritium je přeci vodík a beta záření, které vzniká jeho rozpadem je velmi slabé"
S tím se souhlasit nedá.
https://www.vtei.cz/2017/12/zmeny-obsahu-radionuklidu-v-povrchove-vode-v-okoli-jaderne-elektrarny-temelin-v-obdobi-1990-2016/
"Mezi nejvýznamnější potenciálně přítomné izotopy v odpadních vodách patří kromě tritia (3H) především stroncium 90 (90Sr) a cesium 137 (137Cs)."
pokud vím, tak malé atomy tritia se špatně odstraňují z odpadních vod jaderných elektráren. pokud se nemýlím, tak představují asi 13% radioaktivity, ale tritium je pořád chemicky vodík, a ten je součástí skoro každé molekuly organizmů.
Havárie 1976 A-1 Jaslovské Bohunice, únik tritia do vod v okolí.
https://www.vutbr.cz/www_base/zav_prace_soubor_verejne.php?file_id=65705
"V roce 1990 kontrola zjistila, že v okolí elektrárny dosahuje radiace 20 násobku přirozené úrovně. Ve vrtech byla ve spodní vodě nalezena velká kontaminace radioaktivního tritia,
až 11 000 000 Bq/l. Norma je pro pitnou vodu 700 Bq/l. [60]
//doplňuji : pro ostatní vody 5 000 Bq/l; byla tedy více než 2000-násobně překročena//
https://www.cez.cz/edee/content/microsites/nuklearni/obr/graf1.gif
Obrázek ukazuje vazebnou energii jader. Přechod od H k He je tedy jaderná fúze spojená s uvolněním hodně energie, řekněme 7x víc jak jaderné štěpení 235 U.
http://www.pf.jcu.cz/stru/katedry/fyzika/prof/Svadlenkova/Termojaderna%20fuze.pdf
2H + 3H ---> 4He + 1 n (uvolní se 17,6 MeV)
Je nutná extrémně vysoká teplota a každých 30 let se slibuje, že termojaderná fúze bude za 30 let. ITER asi 2035 bude plný výkon. ITER, elektrárny 2050. :"Jeho stavba by měla vést k porozumění problematiky jaderné fúze, vyřešení praktických problémů s tímto druhem energetiky a měla by umožnit kolem roku 2050 stavbu prvních elektráren založených na tomto principu."
Diskuze je otevřená pouze 7dní od zvěřejnění příspěvku nebo na povolení redakce
