Fúzní energetika je stále ještě, řekněme, dost daleko. Velká Británie se sice stále potácí v šoku z brexitu, ale přesto nebo právě proto intenzivně pracuje na vývoji fúzní elektrárny. Britská vláda nedávno oznámila, že hledá vhodné místo, kde by mohla vybudovat prototyp komerční fúzní elektrárny.
Měla by to být první taková elektrárna, přinejmenším ve Velké Británii. Možná i na světě, to ale ukáže čas. Elektrárna Spherical Tokamak for Energy Production, čili STEP, by měla být v provozu v roce 2040. Měla by vyrábět elektřinu, jak se na elektrárnu sluší. A také by kolem ní měl vzniknout komplex fúzní energetiky a navazujících technologií. Je to rozhodně ambiciózní plán, to bez debaty.
Není tajemstvím, že za fúzní energetikou se honíme už opravdu dlouho. Od čtyřicátých let dvacátého století to je sen fyziků a energetiků. Bohužel se záhy ukázalo, že tenhle sen je sice krásný, ale vážně hodně obtížně dosažitelný. Problém je v tom, že sice jakž takž zvládneme rozpoutat fúzní reakci v laboratoři, ale přetvořit ji v praktický zdroj jinak velmi čisté a žádoucí energie, je nesmírně obtížné. Neštěstí je hlavně v tom, že rozjezd fúzní reakce doposud spotřebuje mnohem více energie, než kolik ji fúzní reakce uvolní. Taková technologie je bohužel dost nepraktická.
Britská vláda teď v rámci své environmentální politiky do konce roku 2021 shání návrhy od britských regionů, které by chtěly mít fúzní elektrárnu. Součástí návrhu by mělo být, jak daný region zajistí podporu takového projektu, od nabídnutí konkrétní lokality a sociálního, komerčního i technického zabezpečení, až po zapojení elektrárny do infrastruktury.
Projekt STEP je v tuto chvíli v koncepční fázi, na kterou má k dispozici 296 milionů dolarů od UK Atomic Energy Authority, plus dalších 248 milionů dolarů na nová fúzní zařízení a infrastrukturu v centru Culham Science Centre v Oxfordshire. Design elektrárny by měl být hotový v roce 2024 a v roce 2040 by se fúzní elektrárna STEP měla připojit k síti.
Podle šéfa UK Atomic Energy Authority Iana Chapmana se STEP úspěšně pohybuje z oblasti výzkumu a vývoje k praktické realizaci. Měl by dokázat, že snění už bylo dost, a že se fúzní energetika ve Velké Británii stane realitou. Nebudou to ale mít vůbec snadné. Na rozdíl od fúzního projektu Joint European Torus (JET) v Culham Science Centre, na němž se vydatně podílela Evropská unie, na to teď bude postbrexitová Velká Británie sama. Uvidíme, jak se jim povede.
Video: Our Spherical Tokamak for Energy Production (STEP) is looking for a home
Literatura
Fúzní minireaktor přesáhl teplotu v nitru Slunce
Autor: Stanislav Mihulka (07.06.2018)
Jak daleko jsme pokročili k jaderné fúzi?
Autor: Vladimír Wagner (17.05.2020)
V britském Oxfordshire poprvé spustili fúzní experiment MAST Upgrade
Autor: Stanislav Mihulka (30.10.2020)
Diskuze:
Keby sa toto odohralo u nás,
Igi2 Menovatel,2020-12-15 09:39:15
boli by sme presvedčení, že ide o podfuk - buď predaj predražených pozemkov štátu, alebo aspoň nejaká bezcenná "štúdia" za drahý peniaz. Dúfam, že v Spojenom kráľovstve je to inak a ten prototyp naozaj bude.
Vábnička na kachny,
Pavel Nedbal,2020-12-14 18:34:59
jinak to nelze nazvat. Zvládnutí TJ energie má ještě tolik nedořešených problémů (neříkám, že nepůjdou vyřešit), že se toho dožije sotva někdo ze současně živých (možná také nikdo, protože zelení tento výzkum zakáží, nebo nejrůznějšími obstrukcemi zastaví).
Namátkou:
- stěží se pojede jinak, než na D + T. Pro ITER je rezervováno v Kanadě něco kolem půl metráku T z těžkovodních reaktorů Candu (za mnoho let jejich běhu). Málo.
Tvrzení, že si TJr bude vyrábět sám T z lithiového chlazení, je pro ty, kteří neumějí počítat - jen sem-tam nějaký neutron zabloudí a vytvoří T. Většina neutronů skončí jinde. Budeme budovat U- štěpné reaktory s Li obálkou, aby nám vyráběly T? Těžko, to bychom taky museli počítat se současným během mnoha štěpných reaktorů. Dělá to někdo? Asi ne. Spalační výroba neutronů pro ostřelování Li-terče? Na papíře, energeticky náročné, sotva. Palivo jiné, než D+T? Lawsonovo kriterium je neúprosné, ještě dlouho ne. He3 koneckonců taky nemáme, těžba na Měsíci čistá scifi, p+B rovněž.
- udržení plazmatu: jinak, než magneticky to nejde, samozřejmě. ITER má magnety slaboučké, je prostě zastaralý, zde jejich vývoj od projektu popoběhl docela rychle, ale předělat se to nedá, museli by stavět znovu. Britové budou mít silnější. Ale: je vůbec myslitelně možné dlouhodobě provozovat supravodivé magnety v takovýchto podmínkách? Ať již nepatrná vzdálenost (jak tepelně izolovat?) od horkého media odvádějícího teplo (to přece musí být přímo součástí stěny komory), aby se nemuselo odvádět od magnetů tolik tepla a tedy spotřeby elektřiny na to chlazení a udržení v supravodivém stavu? A co částicové a rentgenové/gamma záření, které tam nutně vzniká, udělá se supravodivostí? A je to Tokamak, bude pracovat pulzně, jak toto ponechá magnety v klidu? Máme nějaké zprávy od Wendelsteinu, jak je na tom stelarátor, nebyla by to přece jen lepší koncepce? A zásadní věc - dosud nevyřešené problémy nestability plazmatu, o kterých si v ITER myslí, že to zvládnou naškálováním velikosti? V průběhu času se zjistilo, že některé nestability jsou principiální a řeší se špatně.
- místo stavby - kromě potřeby vody a blízkosti větší VVN rozvodny to musí být místo, kam snadno a rychle a kdykoliv dostanou odborníky, doktorandy a studenty. Takže hned vedle Londýna/ Oxfordu/ Cambridge. Stavba ve Skotsku, nedejbože v Severník Irsku zajde na úbytě.
Tyto a další problémy neznamenají neřešitelnost, ale výzvu k intenzivnějšímu výzkumu. Ale vidíme -li, že se mnohem více podporují "vědy", jako je LGBTXYZ a politická korektnost, neschopnost udržet migranty na jejich straně moře, tak se obávám, že jde jen o výstřel do tmy. Nezávidím nové generaci. Aby nebyla pravda, co tvrdí Alain Delon: tento svět opustím bez lítosti, je mi z něho zle. Raději bych viděl optimismus 60 let minulého století.
Re: Vábnička na kachny,
D. Hruška,2020-12-14 23:12:28
Dobrý den, díky za komplexní analýzu. Jinak v těch 60tých letech jste zase měli štěstí, že někdo omylem či záměrně neodstartoval jadernou apokalypsu. Každá doba má svoje problémy. Jak se ale jako Evropani vypořádáme se současnými civilizačními problémy, to netuším.
Pavel Pelc,2020-12-14 15:50:52
V článku se píše: "Neštěstí je hlavně v tom, že rozjezd fúzní reakce doposud spotřebuje mnohem více energie, než kolik ji fúzní reakce uvolní."
Mám za to, a snad jsem to vyčetl přímo zde na oslu, že tohle bylo dávno překonáno, ale uvízli jsme v tom, že neumíme levně udržet plasmu v nádobě a to nás stojí víc energie, než z reakce získáme.
Je to tak, nebo se mýlím?
Re:
D. Hruška,2020-12-14 17:38:48
V současnosti se řeší dva zásadní problémy:
1. Jak udržet plazma s dostatečně vysokou teplotou a tlakem co nejdéle stabilní. Nejlepší výsledky jsou tuším v řádu minut. Řidší plazma lze udržet i déle, ale to má jen výzkumný význam.
2. Jak technicky dosáhnout toho, aby fúze vyprodukovala více energie, než kolik je potřeba k ohřevu a udržení plazmatu. ITER se staví právě se záměrem ověřit, že to je možné. Zdá se, že dostatečně velký tokomak by to měl být schopný zajistit. Ale dosavadní tokomaky opravdu spotřebují více energie, než kolik vyprodukuje samotná fúze.
Re: Re:
Pavel Hudecek,2020-12-15 19:26:49
Mám za to, že současné výzkumné reaktory nejsou energeticky plusové hlavně proto, že zkoumají chování plazmatu, ale je velmi nežádoucí, aby v nich nějaká fúze probíhala:-) Lezou z ní neutrony a komponenty reaktoru by za chvíli byly velmi radioaktivní. Do takového reaktoru pak nejde vlézt a něco změnit. Tedy nevhodné pro výzkum. Takže se tam napouští D bez T a vnějším zdrojem se vytváří podmínky, jaké by při fúzi nastávaly a pak se může celkem pohodlně zkoumat, jak plazma umravňovat.
Otázka
Alois Všeználek,2020-12-14 08:53:07
Pokud se to někomu povede je možné to nějak zjistit, něco jako radiace nebo tak něco?
Dík.
Re: Re: Otázka
Alois Všeználek,2020-12-15 06:53:46
Myslím, že je vymalováno:
"Dosažení fúze vyžaduje velmi přesné podmínky. Pokud je plazma příliš studená nebo příliš horká, pokud je příliš mnoho paliva nebo málo, pokud jsou v plazmě nečistoty nebo pokud magnetické pole není optimální ... reakce vymizí."
Re: Re: Re: Otázka
Alois Všeználek,2020-12-16 12:59:30
A velikost nic nevyhladí, jaká existuje nejmenší hvězda, nebo kde je hranice pro vznik hvězdy - fúze?
Re: Re: Re: Re: Otázka
Pavel Nedbal,2020-12-16 14:53:27
Vážený pane,
minimální hmotnost pro fúzi p-p cyklu je dle dnešních vědomostí 8% hmotnosti Slunce, pro částečnou fúzi (vyhoření D a Li cca 1,3% hmotnosti Slunce ("hnědí trpaslíci").
baráček...
Milan Vnouček,2020-12-14 08:37:49
Jůůů ten baráček je hezkej, a vevnitř budou i kanceláře. Tuhle zhovadilost navrhoval možná i architekt, a ne člověk znalý věci.
Pokud by se i nakrásně podařilo všechno vyřešit je výroba el. energie (ne OZE!!) v součesné době následující: rozdíl teplot - rotační pohyb s převodem na elektřinu a to vyžaduje zatím vodu na chlazení. Takže zdroj je možno postavit pouze v místě kde máte toto zajištěné + dopravu paliva (zde asi to nebude nejdůležitější problém) + rozvod do sítě.
Proto se elektrárna (různé druhy!!!) staví tam kde stojí, vyměnit v Lovosicích kotle za reaktor je možné, ale z jiných pohledů hloupé.
Fajn počin
D. Hruška,2020-12-14 01:12:18
To je fajn počin. Když se USA rozhodly dostat člověka na Měsíc, také přesně nevěděli, jak to technicky provedou. Důležité bylo, že to vláda USA zaštítila a byla ochotná obětovat mnoho financí, aby svého cíle dosáhli. Důležité je, aby Velká Británie nezůstala u počátečních několika set milionů dolarů, ale předvedla vůli dotáhnout to až do úspěšného konce.
Ačkoliv to vypadá, že jsme se ve fúzi za mnoho desetiletí nepohnuli ani o chlup, došlo k značnému pokroku v souvisejících technologiích. Například v supravodičích nebo ve výpočetní technice, která je nezbytná k simulování dějů v plazmatu. Řekl bych, že teď nejvíc chybí cílevědomá snaha na národní nebo mezinárodní úrovni. Malé týmy s malými rozpočty nemají šanci fúzi dotáhnout do konce(pokud nebudou mít štěstí na nějaký nečekaný průlomový objev). A ITER je byrokracií svázaný moloch. Kdyby byla vůle shora, už by dávno stál. Stejně jako stojí v Německu tisíce větrníků a solárů nebo stejně jako postavili za pár let Nordstream.
Fandím Britům, aby to nebyl jen výkřik do tmy současné vlády, ale vážně míněné rozhodnutí tu elektrárnu skutečně postavit. I kdyby to nestihli do roku 2040.
Re: Fajn počin
Mojmir Kosco,2020-12-14 06:12:19
Slunečníky ,větrníky Nordstream ale i JE vodni a uhelné je možno stavět protože s energetického hlediska jsou to plusové zdroje. Fuzní zdroj bohužel zatím plusový nebyl.Let na měsíc měl všechny teoretické a matematické vyřešeny dopředu podobně jako vývoj atomové bomby takže je šlo přesunout ze základního do aplikovaného výzkumu.To bohužel u fuzní elektrárny zatím nenastalo .A ikdyž bych přál Britům úspěch a ohlašeni nějakého vyzkumného reaktoru ale komerční ?
Re: Re: Fajn počin
Martin Zeithaml,2020-12-14 08:42:24
Ve Velké Británii oznámily poslední dobou spoustu takových Sci-fi projektů, zdá se mi že to je hlavně propaganda jak se budou mít dobře bez EU.
A ještě k tomu ITERu. Staví sice tokamak, ale zatím se jen podařilo vytvořit černou díru.
Re: Re: Fajn počin
D. Hruška,2020-12-14 09:43:29
Pane Kosco,
1. Že ITER nebude energeticky plusový, podle Vás znamená, že ho není možné v termínu dokončit? Přečetl jste si můj příspěvek pořádně?
2. Když Američané vyhlásili závod o Měsíc, neměli ještě ani člověka na oběžné dráze. Přičemž mise Apollo byly o řád technicky náročnější než dostat člověka na oběžnou dráhu Země. Při dnešním obvyklém liknavém přístupu by neměli žádnou šanci navštívit Měsíc za šibeničních 8,5 let. Mnoho technologií se muselo teprve vyvinout.
Re: Re: Re: Fajn počin
Jan Jančura,2020-12-14 10:27:43
ITER je teoreticky ziskový - produkovaná energie je větší než vložená. Poněvadž je to jen testovací výzkumný objekt různých technologií, tak se s výrobou elektrické energie nepočítalo. Jinak i u fúzních reaktorů se bude výroba elektřiny probíhat formou přeměny jaderné na tepelnou, pak na mechanickou(v turbínách) a nakonec elektrickou energii. Odpadní vlhká pára se bude muset ochlazovat v chladících věžích nebo v řece apod.
Nelze porovnávat obtížnost projektu Apollo a fúzní energetiky. Apollo byla inženýrská aplikace teoreticky zvládnutých aplikací, u fúzní energetiky stále probíhá současně základní a aplikační výzkum chování plazmatu apod.
Re: Re: Re: Re: Fajn počin
D. Hruška,2020-12-14 12:28:32
To máte samozřejmě pravdu. Jen rychlost toho základního výzkumu je do značné míry závislá na těch inženýrských aplikacích. A tam jsou velké rezervy. Vizte případ právě toho ITERu. Postavit ho, není z teoretického hlediska problém. Je to jen inženýrská aplikace.
Také platí, že lepších parametrů plazmatu se dosahuje s využitím větších tokomaků. Tady se nabízí určitá paralela se Saturnem V. Kdyby se Američani snažili dopravit člověka na Měsíc pomocí 30metrové rakety, nikdy by nebyli úspěšní. Aby to fungovalo, museli raketu naškálovat do stometrového rozměru. S tokomaky to může být stejné. Aby dosáhly energeticky plusové fúze, je potřeba tokomak naškálovat do dostatečných rozměrů, jinak se může teoretický výzkum provádět do aleluja. A jestli mají britští politici koule to protlačit, tak jim fandím.
Diskuze je otevřená pouze 7dní od zvěřejnění příspěvku nebo na povolení redakce
