Ve světě obnovitelné energie snad neexistuje ambicióznější cíl než energie z jaderné syntézy. To zahrnuje fúzi atomů vodíku za vzniku helia – proces, který ve výsledku generuje neplatné množství energie. Je to reakce, ke které dochází každou chvíli na slunci, ale její replikace na Zemi je zdlouhavý a vzácný proces. Pokud však budeme úspěšní, budeme mít přístup k čistému zdroji obnovitelné elektřiny, který pokryje naše rostoucí energetické potřeby.
Za tímto účelem vědci sledují fenomén zvaný „vznícení“, což je, když fúzní reaktor generuje více energie, než je potřeba k vytvoření počáteční reakce. Probíhá několik velkých pokusů o dosažení tohoto cíle, včetně Mezinárodního termonukleárního experimentálního reaktoru (ITER) ve Francii. Toto úsilí využívá silné magnety ve stroji zvaném tokamak k vytvoření přehřáté plazmy vytvořené pomocí vodíkového paliva.
Ale tady je háček: Do tokamaku můžete dát jen tolik vodíkového paliva, než se všechno začne pokazit.
„Jedním z omezení při výrobě plazmy uvnitř tokamaku je množství vodíkového paliva, které do něj můžete vstříknout,“ řekl Paolo Ricci, výzkumník ze Švýcarského plazmového centra. Řekl to v tiskové zprávě. „Od počátků fúze jsme věděli, že když se pokusíte zvýšit hustotu paliva, v určitém okamžiku dojde k tomu, čemu říkáme ‚turbulence‘ – v podstatě úplně ztratíte zachycení a plazma se dostane tam, kam to je.“
K vyřešení tohoto problému začali vědci hledat různé rovnice pro měření maximálního množství vodíku, které můžete do tokamaku vložit před přestávkou. Jeden ze zákonů, který se na něj držel a stal se základním pilířem ve světě výzkumu fúze, je známý jako „Greenwaldův limit“, který říká, že množství paliva, které může tokamak použít, přímo souvisí s poloměrem stroje. Výzkumníci za ITER dokonce postavili svá zařízení na základě tohoto zákona.
Ale ani Greenwaldův limit nebyl dokonalý.
„Greenwaldův limit je to, čemu říkáme ‚experimentální‘ zákon nebo limit, což v podstatě znamená, že je to jako obecné pravidlo založené na pozorováních provedených na předchozích experimentech,“ řekl deníku The Alex Zilstra, experimentální fyzik z Lawrence Livermore National Laboratory v Kalifornii. Daily Beast na e-mail. „Jsou velmi užitečné, ale vždy musíme být opatrní, když je aplikujeme mimo okolnosti, kdy máme data ze zkoušek.“
Proto Ritchie a jeho tým tuto pevnou víru zpochybnili nový papír Vyšlo 6. května v časopise Fyzické kontrolní dopisy. V něm předpokládali, že Greenwaldův limit by se ve skutečnosti mohl zvýšit o téměř dvojnásobek – o téměř dvojnásobek množství vodíkového paliva, které by šlo do tokamaku k produkci plazmy. Jejich zjištění by mohla položit základy pro budoucí fúzní reaktory, jako je DEMO – nástupce reaktoru ITER, který je v současné době ve vývoji – aby konečně dosáhly zapálení.
„To je důležité, protože to ukazuje, že intenzita, které můžete v tokamaku dosáhnout, se zvyšuje s výkonem, který potřebujete k jeho provozu,“ řekl Ritchie. „Ve skutečnosti bude DEMO pracovat s mnohem vyšším výkonem než současné tokamaky a ITER, což znamená, že můžete přidat větší hustotu paliva bez snížení výkonu, na rozdíl od Greenwaldova zákona. A to je velmi dobrá zpráva.“
Zylstra si myslí, že objev týmu je důležitý, protože vrhá světlo na to, proč mají fúzní reaktory také své limity. Rovněž uvádí, že návrhy tokamaků jako ITER nebo DEMO mohou být „méně omezující, než se dříve myslelo“. S dvojnásobnou hustotou paliva to může dramaticky zlepšit výkon tokamaku – a nakonec nás přimět k zapálení.
„Fúze je velmi náročný problém – jak vědecky, tak technologicky, a proměnit sílu fúze ve skutečnost vyžaduje mnoho pokroků krok za krokem,“ dodal Zilstra. „Pokud bude tato studie dále ověřena, zejména na strojích, jako je ITER, určitě to pomůže komunitě magnetické fúze navrhnout a zlepšit budoucí návrhy experimentálních zařízení a výroby energie.“
Přátelský webový obhájce. Odborník na popkulturu. Bacon ninja. Tvrdý twitterový učenec.
