Jaderná fúze funguje. Vyrábět elektřinu ale bude nejdřív za desítky let
Vědci poprvé získali fúzní reakcí více energie, než do ní vložili. Cesta k fúzní elektrárně ale potrvá ještě několik desítek let
Přiblížili jsme se ke svatému grálu energetiky! Vědcům z americké laboratoře Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) se v National Ignition Facility (Národním zážehovém centru) 5. prosince 2022 poprvé v historii podařilo provést jadernou fúzi, při které vzniklo víc energie, než kolik jí reakce spotřebovala.
Na průlomovém úspěchu, který by jednou mohl vést až k čistému zdroji elektřiny, se podílel i český fyzik Milan Holec. „Je to zlom! Poprvé jsme dosáhli kladné energetické bilance. Ale zároveň je to pouhý začátek, chceme jít mnohem dál, již v létě 2023 bychom mohli získat třikrát více energie,“ říká absolvent Českého vysokého učení technického v Praze, který jedním dechem dodává, že cesta do praxe – k fúzním elektrárnám – bude ještě pár (desítek) let trvat.
Milan Holec v americkém výzkumném středisku LLNL působí od roku 2018, konkrétně se zabývá matematickým modelováním fúzního plazmatu. „S pomocí superpočítačů se snažíme předpovědět a popsat, co se vlastně během takového experimentu děje. Fúzní reakce probíhá v extrémních podmínkách. Ne vše se dá změřit, proto je důležité předem modelovat průběh i výsledek experimentu.“
Laser nebo magnet
Jaderná fúze je ve vesmíru zcela běžná – je zdrojem energie hvězd včetně našeho Slunce. Rozběhnout ji a udržet v laboratoři ale není vůbec snadné. „Na Zemi nám chybí gravitační síla Slunce, která horké plazma o teplotě až 150 milionů stupňů drží pohromadě. V tokamacích proto využíváme velmi silné magnetické pole, které horké plazma udržuje izolované od stěn reaktoru,“ popisuje v současnosti nejrozšířenější a nejpokročilejší experimentální přístup Radomír Pánek, ředitel Ústavu fyziky plazmatu Akademie věd.
To je druhý přístup k ovládnutí jaderné fúze. Prvním jsou zmíněné lasery a takzvaná inerciální fúze, kdy pomocí laserů dochází k prudkému stlačení miniaturní kuličky plné vodíkového paliva. „Jako kdybychom proti sobě poslali dva rychle letící objekty, které jsou zároveň odtlačované pružinou mezi nimi. Jádra při stlačování kladou odpor, ale když se přiblíží natolik, že se sloučí, vzniklé těžší jádro získá ohromnou energii a je okamžitě vystřeleno pryč,“ přirovnává Milan Holec.
Různé vědecké přístupy přinášejí potřebnou diverzitu a jsou hnacím motorem pokroku, na kterém se dlouhodobě podílejí i čeští vědci. „Patříme k vědecké špičce – výzkum jaderné fúze má v Česku dlouhou tradici. Například tokamak COMPASS, který jsme do loňského roku provozovali v našem ústavu, přinesl řadu důležitých poznatků i pro konstrukci tokamaku ITER,“ říká Pánek. V Ústavu fyziky plazmatu Akademie věd nyní vzniká nový tokamak COMPASS Upgrade, který bude mít zcela unikátní parametry a spuštění je naplánováno na rok 2026.
V Česku je tak aktuálně v provozu pouze tokamak GOLEM na Českém vysokém učení technickém v Praze, který je nejstarším a nejmenším provozovaným tokamakem na světě a slouží pro výukové účely. Na fúzních výzkumech se z tuzemských institucí dále podílí například Ústav jaderného výzkumu v Řeži, laserové centrum PALS (společné pracoviště Ústavu fyziky plazmatu a Fyzikálního ústavu Akademie věd) či ELI Beamlines v Dolních Břežanech.
Věčných dvacet let
Kdy budeme mít komerční fúzní elektrárny? Vědecká komunita zabývající se jadernou fúzí již od padesátých let minulého století slibuje, že to bude „za dvacet let“. Milan Holec je optimistou a věří, že současný průlom je významným impulzem, který další technologický vývoj značně urychlí.
„Přirovnal bych to k rozvoji letectví. První letadlo postavili bratři Wrightové roku 1903. O patnáct let později, po skončení první světové války, nastalo něco, čemu se říká zlatá éra aviatiky – ohromný rozvoj. Letecká doprava se stala poměrně běžnou věcí. Přesně to bychom teď dovedli udělat s fúzí,“ míní vědec, podle kterého bychom mohli za patnáct let mít k dispozici fúzní reaktor, který by dokázal pálit několikrát za sekundu
Podle Pánka ale většina vědecké komunity zabývající se fúzním výzkumem předpokládá, že první fúzní reaktory budou na principu tokamaků, jejichž vývoj je v současnosti po technologické stránce výrazně pokročilejší. „Hlavními milníky jsou realizace tokamaku ITER, který bude produkovat přes 500 megawattů fúzní energie, a stavba prototypu fúzní elektrárny DEMO. První elektřina z jaderné fúze by tedy do elektrické sítě mohla proudit kolem roku 2050,“ shrnuje Pánek evropské plány.
Do hry se dostávají i soukromé firmy, jak jsme psali již před rokem. Ty slibují, že by zajímavých komerčních výsledků mohly dosáhnout do deseti let. Dle Radomíra Pánka se ale jedná spíše o nereálné sliby. Jak to celé dopadne, se dozvíme až časem, jisté ale je, že o fúzních novinkách a rekordech teď budeme slýchat mnohem častěji.
Wikimedia Commons
