Článek
Supervýkonný laser v národní laboratoři Lawrence Livermore v Kalifornii se 8. srpna dostal historicky nejblíž k vytouženému cíli – stlačení a zahřátí vodíkového paliva dost na to, aby došlo k jaderné fúzi, která vyprodukuje víc energie, než bylo třeba k výstřelu z laserů.
O využití tohoto procesu, který energií pohání většinu hvězd včetně Slunce, se mluví jako o možném nekonečném a zároveň čistém zdroji energie. Podle Martina Smrže, vedoucího Oddělení vývoje pokročilých laserů v Centru HiLASE Fyzikálního ústavu Akademie věd ČR, k tomu teď Američané udělali opravdu velký krok vpřed.
Bedřich Rus, šéf vývoje laserových systémů ve výzkumném centru ELI Beamlines v Dolních Břežanech, které mimochodem s kalifornskou laboratoří už přes deset let spolupracuje, experiment popsal jako „obrovský úspěch a milník“.
V americkém zařízení s názvem National Ignition Facility (NIF) se povedlo pomocí 192 paprsků jednoho z nejvýkonnějších laserů na světě namířených na vodíkové palivo získat 1,35 megajoulu (MJ) energie. Dosud byla přitom výsledná energie při podobných pokusech řádově nižší.
„Z vědeckého hlediska a rozvoje znalostí o jaderné fúzi je to jednoznačně velký skok vpřed, protože do současné doby se energie, kterou se podařilo z krátké termojaderné reakce dostat, pohybovala někde kolem sta kilojoulů nebo maximálně stovek kilojoulů,“ řekl k tomu Seznam Zprávám Smrž z Centra HiLASE.
Animace znázorňující, jak to vypadá při pokusu o jadernou fúzi v National Ignition Facility.
Podle Rusa se v kalifornské laboratoři podařilo dosáhnout energeticky řetězové termodynamické reakce.
„A to je úplně poprvé, to se dosud nikdy nepovedlo ani na tokamacích.“ Odkazuje na zařízení, která pro uchovávání vysokoteplotního plazmatu využívají magnetického pole a experimentuje se s nimi už přes půl století.
Jde podle něj o výsledek desetileté práce, která zahrnovala mnoho postupných technologických a vědeckých vylepšení. Americká laboratoř podle Rusa s interpretací výsledků v tiskové zprávě, kterou převzala světová média, byla spíš skromná, než že by přeháněla. „Je to snad poprvé, co výsledky předčily očekávání,“ dodal expert.
Množství vyprodukované energie je tak nyní podle časopisu Science „dráždivě“ blízko ke stavu, kdy se pomocí fúze podaří vyrobit víc energie, než je k jejímu dosažení potřeba – návratnost energie spotřebované lasery dosáhla 70 procent.
Ani to však podle Smrže neznamená, že už je zázračná technologie na výrobu elektřiny na dohled. „Jsme na 70 procentech energie, která se tam vloží, což je jednoznačně úspěch, ale háček je v tom, že k praktickému využití je třeba účinnost ještě řádově zvýšit. Teď se ji povedlo zvýšit řekněme asi desetinásobně, ale aby to mělo význam, je potřeba ji zvýšit tak stokrát až tisíckrát,“ řekl odborník.
Smrž navíc dodal, že i poté sice může být taková výroba energeticky výhodná, ale nikoliv ekonomicky rentabilní, protože jde o velmi nákladnou technologii.
Odhaduje, že komerční výroba energie pomocí jaderné fúze za pomocí výkonných laserů, která by v přepočtu na jednotku energie mohla konkurovat dnes běžným způsobům produkce, je ještě běh na dlouhou trať.
Kromě zvýšení poměru vyprodukované energie totiž navíc zbývá vyřešit další technologické problémy, jako je například zajištění kontinuity procesu v čase.
„Laser, který mají v Livermore, je v současné době schopen vystřelit asi jednou za den, a bylo by potřeba, aby vystřelil třeba několikrát za sekundu,“ řekl Smrž. Technologie, které tento faktor umí vylepšit, podle Smrže z Centra HiLASE sice existují – a jsou to například lasery, se kterými se pracuje v Česku – ale ty jsou ještě nákladnější.
A právě o tom se zmínil i Rus, protože jeho domovské centrum ELI Beamlines v Dolních Břežanech právě na něčem takovém s NIF spolupracuje.
„S obřím laserem NIF, pomocí něhož se podařilo dosáhnout skutečně historického výsledku, sice nic společného nemáme, ovšem společně pracujeme na laserové technologii potenciálně umožňující zážeh fúzního terče desetkrát za sekundu. Je to technologie, pomocí níž bude možné fúzi využívat prakticky,“ řekl.
Rus na rozdíl od Smrže věří, že vývoj technologií nebude až tak velký problém. „Pokud se podaří vyřešit stoprocentní funkčnost principu, technologie přijdou,“ řekl odborník.
Se Smržem se nicméně shoduje v tom, že to nebude hned. „Nebude to zítra, ani za rok, ale nebude to na druhou stranu trvat ani žádných 50 let, odhaduji spíš dobu v řádech desetiletí,“ řekl Rus s tím, že další test se v Livermore chystá už letos v říjnu.
