Navržený stelarátor Stellaris firmy Proxima Fusion představuje pokročilé fúzní zařízení nejmodernější koncepce. Proxima Fusion je spin-out Ústavu fyziky plazmatu Maxe Plancka v Garchingu u Mnichova, který využívá dosažených výsledků dlouholetého fúzního výzkumu v Garchingu, a především výzkumu na novém stelarátoru Wendelstein 7-X (W7-X) v severoněmeckém Greifswaldu. Na konceptu elektrárny Stellaris se také podílí Technologický institut v Karlsruhe. Do projektu jsou tak zapojeny špičkové německé fúzní laboratoře.
Samotný projekt stelarátoru Stellaris je na úplném počátku vývoje a dosud byl popsán pouze koncept ze základními fyzikálními a inženýrskými parametry. Z popisu je ale zřejmé, že stelarátor naváže na provozovaný stelarátor W7-X a jeho konstrukci posune směrem k využití jako energetického reaktoru pro fúzní elektrárny. Tepelný výkon reaktoru by měl být okolo 3 GW a elektrický výkon bloku přibližně 1 GW, tj. podobně jako u reaktorů Jaderné elektrárny Temelín.
Příprava energetického stelarátoru je ale velkou výzvou. Důvodem je především nedostatek dat o funkčnosti stelarátorů. Stelarátory byly dlouhá desetiletí ve stínu vývoje tokamaků, a proto je znalostí v této oblasti velmi málo. Ojedinělý stelarátor W7-X byl zprovozněn teprve v roce 2015 a do vědeckého provozu byl uveden nedávno, v roce 2022. Dosavadní výsledky nenaznačují žádné problémy, ale jde o novou fyziku, jejíž prozkoumání vyžaduje čas. Zatímco tokamaky dosáhly udržení fúzních reakcí o vysokém fúzním výkonu již v devadesátých letech minulého století, stelarátory to teprve čeká.
Jednou z hlavních technologických inovací nového stelarátoru je použití vysokoteplotních supravodičů REBCO. Tyto supravodiče umožní zvýšit magnetické pole a díky tomu dosáhnout vysokého fúzního výkonu reaktoru při relativně malých rozměrech zařízení. Stejnou inovaci nabízí i řada jiných firem, avšak problémem vysokoteplotních supravodičů je dosud nepřipravená technologie výroby magnetických cívek. Supravodiče REBCO jsou tvořeny keramickým materiálem, který je obtížné ohýbat a velmi obtížné spojovat se zachováním supravodivosti. Proto musí být nejprve dopracovány a otestovány metody použití těchto supravodičů.
Častou otázkou je, zda jsou pro elektrárny lepší tokamaky nebo stelarátory. Odpověď je snadná: v současnosti jsou to tokamaky. Důvodem je, že stelarátory dosud ani zdaleka nedosáhly výsledků srovnatelných s tokamaky. Tokamaky jsou připraveny pro integraci do elektráren, zatímco stelarátory jsou ve fázi fyzikálního výzkumu. Na druhou stranu ale mají stelarátory oproti tokamakům důležité výhody. Protože v jejich plazmatu neteče elektrický proud, je plazma stabilnější a netrpí nestabilitami, které v tokamacích elektrický proud vyvolává. Stelarátory také mohou na rozdíl od tokamaků běžet nepřetržitě, protože elektrický proud nepotřebují indukovat. Díky těmto výhodám by byly stelarátory pro elektrárny vhodnější.
##seznam_reklama##
Aby stelarátory dohonily tokamaky, musí úspěšně projít ještě řadou testů, z nichž hlavními jsou prokázání dlouhodobé stability plazmatu na termojaderných teplotách, prokázání stability plazmatu při vysokém fúzním výkonu a prokázání schopnosti kontinuálního čistění plazmatu. V případě tokamaků tyto testy proběhnou na dokončovaném reaktoru ITER, který má za cíl demonstrovat technickou realizovatelnost energetického tokamaku. Pokud stelarátory těmito testy také úspěšně projdou, budou pro tokamaky tvrdou konkurencí. Převážná část technologií vyvinutých v rámci fúzního výzkumu bude použitelná pro oba typy reaktorů, takže nic nebude stát v cestě výstavbě fúzních elektráren se stelarátory.
Je zřejmé, že realizace projektu Stellaris nebude snadná a představuje velkou výzvu, jak vědeckou, tak finanční. Avšak na projektu se podílí přední fúzní výzkumné organizace a projekt vychází ze špičkového experimentálního i teoretického výzkumu. Proto je riziko neúspěchu mnohem menší než v případě nejrůznějších alternativních projektů soukromých firem. Výsledky projektu přitom budou mít vysoký přínos pro celý fúzní výzkum.
Video: Proxima Fusion
Video: Úvod do jaderné fúze, ZČU 2024
Video: Alternativní koncepty, ČVUT FEL 2022
Video: Jak funguje tokamak