Tokamak SPARC. Kredit: Ken Filar.

Vědci se nevzdávají a s neutuchajícím zápalem pracují na fúzní energetice. Je to sice velice obtížné, ale fúze je příliš lákavá, z mnoha různých důvodů. V současné době se vědecké týmy snaží fúzní výzkum co nejvíce urychlit a využívají k tomu průlomové objevy. Jedním z nich jsou i supravodiče, které fungují za vyšších teplot. Díky těmto materiálům je možné postavit extrémně silné magnety, jejichž magnetická pole jsou silnější, než kdykoliv předtím.

Tým experimentu SPARC. Kredit: Bryce Vickmark / MIT News.

Společně na tom pracují odborníci amerického institutu Massachusetts Institute of Technology's Plasma Science & Fusion Center a společnosti Commonwealth Fusion Systems. Jejich cílem je postavit magnety a rozjet s nimi pořádnou fúzi. Rádi by zprovoznili první fúzní experiment v historii, který získá více energie, než sám spotřebuje. Zařízení se bude jmenovat SPARC a mělo by zvládnout produkovat 100 MW fúzní energie během 10-sekundových impulzů.

Fúzní energie vzniká při slučování jader lehčích atomů na těžší. Obvykle jde o izotopy vodíku deuterium a tritium, které jsou kladně nabité. Jejich slučování tím páde brání strašlivé odpudivé síly, které je nutné překonat extrémní teplotou stovek milionů stupňů. V soudobých fúzních experimentech už dosahujeme takových teplot a můžeme spouštět fúzní reakce. Zatím ale ještě nikdo nevytvořil během fúze takové podmínky, že by fúze byla energeticky zisková.

Tokamaky v režii MIT. SPARC uprostřed. Kredit: Commonwealth Fusion Systems.

Jedním z možných řešení je zesílit magnety fúzních experimentů. Magnetická pole drží v izolaci plazma, v němž fúze probíhá. Čím je magnetické pole experimentu silnější, tím menší prostor je nutný k udržení žhavého plazmatu. Zdvojnásobení síly magnetického pole znamená osminásobné zmenšení potřebného prostoru tokamaku při stejném výkonu fúzní reakce. A velikost tokamaku je trefný ukazatel jeho finančních nákladů. Jinak řečeno, výkonnější magnety dělají fúzi menší, rychlejší a hlavně levnější.

S průlomem v supravodivých materiálech teď ve fúzi dochází k velkému skoku kupředu. Nové supravodivé technologie totiž fungují za mnohem vyšších teplot, než stávající supravodivé materiály, pro něž jsou nutné teploty velice blízké nule. Připravovaný tokamak SPARC bude využívat pozoruhodný supravodivý materiál YBCO (yttrium barium copper oxide). V současné době z tohoto materiálu vyvíjejí pořádně velké a silné magnety pro tokamak SPARC.

Jakmile budou potřebné magnety ze supravodivých materiálů k dispozici, tak přijde řada na stavbu tokamaku fúzního experimentu SPARC a jeho spuštění. Pokud SPARC skutečně vyrobí fúzní energie víc, než sám energie spotřebuje, tak to bude něco jako první let legendárního letounu Kitty Hawk bratří Wrightů. Tohle je totiž vysněný cíl fúzních energetiků už déle než 60 let. Po takovém úspěchu už doufejme nastoupí fúzní energetika. Vědci počítají s tím, že spustí SPARC v roce 2025.

Video:  SPARC IAP Talk jan 14 2016

Video:  ARC — putting it together


Literatura
American Physical Society 5. 11. 2018.