Britský startup prišiel s novou metódou, ako využiť nukleárnu fúziu a napodobniť Slnko.
Nukleárna fúzia sa dlhodobo považuje za akýsi svätý grál energetiky. Napodobnením procesov, ktoré sa dejú vo hviezdach, by ľudstvo mohlo získať prakticky nekonečnú ekologicky čistú energiu z „obyčajného“ spájania atómových jadier.
Ide teda o presný opak základného princípu štiepnej reakcie, ktorá sa už dávnejšie využíva v atómových elektrárňach aj na Slovensku. Jej vedľajším produktom je nukleárny odpad, ktorý pri jadrovej fúzii nevzniká vo významnom množstve a v tom je jej základná výhoda.
Veľké ciele, veľké ťažkosti
Na to, aby pri zrážke dvoch atómov došlo k splynutiu ich jadier a uvoľnila sa pritom obrovská energia, však treba tie správne podmienky. Tie sa vytvárajú v prístroji zvanom tokamak. Jeho názov pochádza zo skratky ruského výrazu, ktorý v preklade znamená „toroidná komora v magnetických cievkach“. Predstaviť si ho možno ako objekt v tvare donutu, ibaže náplňou sú v tomto prípade izotopy vodíka – deutérium a trícium. V komore tokamaku sa magneticky vytvára prstenec ionizovanej plazmy s teplotou niekoľko miliónov stupňov Celzia a cievky sa používajú zároveň aj na zachytávanie uvoľnenej energie.
Problém jadrovej fúzie však spočíva v mizernej energetickej efektivite. Na to, aby tokamak vytvoril tie správne podmienky, spotrebuje viac energie, ako vytvorí. Navyše, doteraz sa vedcom darilo proces udržiavať len na zlomky sekúnd a keď sa v na začiatku roka 2021 v Oxforde v rámci projektu JET podarilo na päť sekúnd udržať reakciu s výstupnou energiou 59 megajoulov (11 MW), išlo o významný krok smerom ku komerčnej využiteľnosti nukleárnej fúzie.
Startup First Light Fusion (FLF) teraz vyvinul prototyp reaktora, ktorý k problematike pristupuje celkom inak než tokamaky.
Big Friendly Gun (veľká priateľská zbraň – BFG), ktorej vývoj stál približne jeden a štvrť miliardy eur, nedávno podstúpila v Oxforde úspešný test. Jej základný princíp spočíva vo vystreľovaní vysokorýchlostného piestu pomocou troch kilogramov pušného prachu. Tento piest stlačí plynný vodík, ktorý je následne pretlačený malým otvorom a piest vyletí cez kovovú clonu. Výsledok je projektil vystrelený rýchlosťou 6,9 kilometra za sekundu do vákuovej komory, do ktorej v tom okamihu spadne peleta s fúznym palivom.
Inšpirácia v krevetách
Trochu úsmevné je, že tento princíp prevzala FLF od morského živočícha zvaného pištoľová či pištoľnícka kreveta. Ide o malého ráčika, ktorý omračuje svoju korisť pomocou zvuku so silou vyše 200 decibelov. Medzi prstami klepietka má malý priestor, v ktorom vzniká pri zatvorení klepiet obrovský podtlak. Ten vytvorí bublinku letiacu rýchlosťou 100 kilometrov za hodinu, ktorá sa zahrieva až na 5-tisíc stupňov Celzia a vytvára tak plazmu. Bublinka po prasknutí vydá záblesk a taký silný zvuk, že omráči a niekedy dokonca zabije korisť.
Princíp s projektilom a peletkou dostal názov projektilová či inerciálna fúzia a spoločnosť FLF verí, že sa vďaka nemu viac priblížila efektívnemu riešeniu nukleárnej fúzie než tokamakové reaktory. Inerciálna fúzia má byť výrazne lacnejšia ako tá magnetická a firma svoj princíp predstavila verejnosti v apríli 2022.
Test preukázal, že inerciálna fúzia môže viesť k vysokému energetickému zisku. Šéf FLF Nick Hawker však zdôrazňuje, že tento úspech by nebol vôbec možný, keby súčasná veda nemala poznatky získané desaťročiami experimentov s tokamakmi. Hawker verí, že sa komerčného využitia inerciálnej fúzie dočkáme už v 30. rokoch tohto storočia, čo sa trochu prekvapivo zhoduje s odhadmi spoločností, ktoré svoje metódy zakladajú na magnetickej fúzii v tokamakoch.
V súčasnosti už firma FLF pracuje na vylepšenej verzii BFG s názvom M3, ktorá by mala na takmer strojnásobenie rýchlosti projektilu (20 km/s) využívať elektrický prúd, čím sa dosiahne preťaženie na úrovni jednej miliardy G.
