Fúzní palivo poprvé vydalo víc energie, než pohltilo!

Je to průlom uprostřed dlouhé a trnité cesty. V Národním zážehovém zařízení NIF vytěžili z fúzního paliva 1,2 až 1,9 krát víc energie, než kolik předtím palivo pohltilo při laserovém zážehu.

Zvětšit obrázek

Hohlraum s fúzním palivem. Kredit: Eddie Dewald/ LLNL.

O fúzní energii sníme už od dvacátých let dvacátého století. Bylo by to jako v pohádce, pohánět civilizaci slučováním atomových jader. Postupně se ale ukázalo, že spustit takovou technologii bude nesmírně obtížné. Zvolna se blíží dvacátá léta jednadvacátého století a první funkční fúzní elektrárna je stále ve hvězdách.

Zvětšit obrázek

Omar Hurricane vlevo. Kredit: LLNL.

Je to k vzteku o to víc, že nám každičký den před očima visí nepřehlédnutelný a úžasně výkonný přírodní fúzní reaktor, který se zažehl před miliardami let, v srdci rotujícího mračna prachu a plynu. Samozřejmě, Slunce. Je úchvatné a život bez něj ještě dlouho nebude myslitelný. Palčivě nám ale připomíná, jak jsme ve svém snažení o fúzní energetiku neúspěšní. Každý pokrok na cestě k fúzní civilizaci bychom měli tudíž přivítat nevázaným veselím.

Zvětšit obrázek

National Ignition Facility. Kredit: Lawrence Livermore National Security.

Teď slaví publikaci v časopisu Nature v Národním zážehovém zařízení (anglicky National Ignition Facility, NIF), které je součástí výzkumného a vývojového centra Kalifornské univerzity Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL), v kalifornském Livermore. S využitím nejsilnější sestavy laserů na světě se jim podařilo úplně poprvé v historii z paliva při řízené jaderné fúze získat víc energie, než kolik jí fúzní palivo pohltilo. Aby nedošlo k mýlce, je to sice významný úspěch, který vstoupil do historie, k fúznímu reaktoru, co by vytvořil víc energie, než kolik do něj pošleme, je ještě bohužel docela daleko. Stále se ještě ohromná spousta energie ztratí někde cestou. První laboratorní jaderná fúze s čistým ziskem energie po století snah sice nepůsobí příliš oslnivým dojmem, pokud ale dotáhneme fúzní energetiku do konce, tak to bude parádní jízda.

Zvětšit obrázek

Mikrokapsule s fúzním palivem. Kredit: LLNL, Wikimedia Commons.

Při průlomových experimentech vedl tým NIF vědec s nepřehlédnutelným jménem – co se popularizuje samo – fyzik Omar Hurricane. V laboratořích NIF se snaží o jadernou fúzi s inerciálním udržením, postavenou na laserovém zážehu (anglicky laser-based inertial confinement fusion, ICF). Vypadá to tak, že 192 nabušených laserů naráz odpálí všechno, co v nich je, do hohlraumu, drobné dutinky ze zlata, ve které je umístěna plastová kapsle s fúzním palivem. Hohlraum vstřebá energii laserů a vzápětí ji vyzáří jako rentgenové paprsky, z nichž část zasáhne kapsli s palivem.

Zvětšit obrázek

Držák na hohlraum v útrobách NIF. Kredit: LLNL.

Plastový obal ihned exploduje a způsobí implozi fúzního paliva, které je uvnitř. Při implozi se palivo zahustí tak, že se v něm rozeběhne jaderná fúze. Kolem toho je celá řada problémů, například to, že podstatná část energie zmizí v samotném zlatém hohlraumu.

Hurricane s kolegy proto v experimentech, které proběhly od loňského září do letošního ledna, vyladil uspořádání laserových pulsů tak, že na samotném počátku laserového zážehu dorazí do hohlraumu víc energie. Tato energie pak zajistí výrazně stabilnější průběh exploze plastové schránky fúzního paliva a následujícího rozpoutání jaderné fúze. Díky vyladění laserových pulsů nakonec získali jadernou fúzí z paliva 1,2 až 1,9 krát víc energie, než kolik jí muselo palivo pohltit, aby v něm odstartovala fúze. Energeticky smysluplná fúze je ale ještě daleko a Hurricane nechce ani spekulovat, kdy by to mohlo být. Prozatím jadernou fúzí vytěží jen jedno jediné procento energie, kterou musí odpálit lasery, aby se fúze rozeběhla. Jen houšť a větší kapky.

V I D E O