Dvojnásobné množstvo energie: Prehodnotenie jedného z kritických fyzikálnych zákonov „rozviazal ruky“ jadrovej fúzii
Reaktory tokamak sú jedny z najpokročilejších fúznych projektov na Zemi, no až do dnes pracovali s obmedzujúcim modelom.
Projekt ITER je medzinárodným megaprojektom, ktorého cieľom je vytvorenie rovnakých podmienok, aké možno nájsť v útrobách nášho Slnka. Prostredníctvom nich dokážu vedci vytvoriť plazmu s vysokou teplotou, v ktorej môže začať prebiehať jadrová fúzia.
Fúzia je jeden z najsľubnejších procesov výroby čistej a obnoviteľnej energie a stretávame sa s ním každý deň. Teplo Slnka je totiž výsledkom fúzie vodíka do ťažšieho prvku, v tomto prípade hélia, píše portál EPFL. Replikovanie tohto procesu na Zemi by ľudstvu odomklo dvere k novému energetickému zdroju. Plazma, ktorá je pre proces fúzie kľúčová, sa skladá z pozitívne nabitého jadra atómu a negatívne nabitých elektrónov. Vytvoriť ju môžeme prostredníctvom extrémne vysokých teplôt presahujúcich 10-násobok teploty v jadre Slnka. V tom momente sa elektróny odpájajú od jadra atómu.
„Na vytvorenie fúznej reakcie potrebujete tri veci: Vysokú teplotu, vysokú hustotu vodíkového paliva a dobre uzatvorený reaktor,“ vyjadril sa Paolo Ricci zo Swiss Plasma Center, jedného z vedúcich inštitútov v oblasti jadrovej fúzie.
Nedávno sa Riccimu a jeho vedeckému tímu podarilo publikovať štúdiu, ktorá môže mať výrazný dopad na oblasť jadrovej fúzie. Vedcom sa podarilo zistiť že tokamak, jeden z najpokrokovejších fúznych reaktorov, dokáže pracovať s dvojnásobným množstvom vodíka a teda generovať viac energie, než sa doteraz predpokladalo. Jedným z problémov, ktorým odbor jadrovej fúzie čelil, je množstvo vodíka, ktoré môžu vtesnať do reaktora. Ak vedci zvyšujú hustotu paliva v reaktore, v určitom bode dochádza k narušeniu a plazma sa dostane všade.
Dvojnásobné množstvo energie
Keď sa myšlienka jadrovej fúzie v 80. rokoch rozbiehala, experti sa snažili vymyslieť zákony, ktoré by určili maximálnu hustotu vodíka, ktorú možno do reaktora vložiť. V roku 1988 vytvoril fúzny vedec, Martin Greenwald zákon, ktorý určuje ideálnu hustotu vodíka v reaktore tokamak. Tento reaktor má tvar donutu a zákon hovorí, že hustota paliva v reaktore koreluje s vnútorným priemerom (pozn. redakcie: priemerom vnútorného kruhu) a elektrickým prúdom, ktorý preteká plazmou vo vnútri reaktora. Tento zákon získal označenie Greenwaldov limit a zakladá sa na ňom stratégia konštrukcie reaktorov tokamak.
Greenwald ale vyvodil svoj zákon na základe experimentálnych výsledkov, čiže svoju teóriu netestoval v praxi. Vedci zo Swiss Plasma Center navrhli experiment využívajúci sofistikovanú technológiu na kontrolu množstva paliva v tokamaku. Na experiment použili najväčšie tokamaky na svete nachádzajúce sa v Spojenom kráľovstve a v Nemecku. Zároveň počas praktických experimentov ďalší tím analyzoval fyzikálne procesy odohrávajúce sa vo vnútri reaktora.
Neprehliadnite
Experiment síce bol náročný, no nakoniec sa vedcom podaril prelom. Na základe reálnych testov reaktorov sa im podarilo vytvoriť novú rovnicu, ktorá popisuje limit pre palivo vo vnútri reaktora. Ich nová rovnica zároveň súhlasí s experimentmi. Nový model významne vylepšuje Greenwaldov limit. Vedci totiž zistili, že hustota paliva v tokamaku sa zvyšuje s energiou potrebnou na jeho operáciu. To znamená, že v reaktore ITER možno použiť až dvojnásobné množstvo paliva.
Komentáre