Na Slunci se to děje pořád: atomy se spojují, to znamená, že dochází k termonukleární fúzní reakci, v důsledku čehož se uvolňuje nepředstavitelné množství energie. Vědci již dlouho snili o takové energii a tady na Zemi ji lze získat vytvořením řízených termonukleárních fúzních reakcí.
Ale zatím to nebylo možné získat.
Po skončení druhé světové války se to vědci z celého světa snaží dosáhnout.
S pomocí experimentálních reaktorů v Rusku, USA, Anglii, Japonsku a mnoha dalších zemích byly získány krátkodobé termonukleární fúzní procesy, ale všude bylo více energie spotřebováno k udržení tohoto procesu než k získání energie samotné, vysvětluje Søren Bang Korsholm, vedoucí výzkumník na Technické univerzitě v Dánsku (Søren Bang Korsholm).
V daleké budoucnosti
Dánský vědec a jeho kolegové z Katedry fyziky Technické univerzity se účastní globálního vědeckého projektu, který v roce 2025 umožní realizaci účinného procesu termonukleární fúze - tj. více energie bude přiděleno, než bylo vynaloženo na její získání. Přesto se věří, že už mnoho let nebudeme moci vidět elektrárny pracující na principech termonukleární fúze.
„Pouze v padesátých letech tohoto století lze energii termonukleárních fúzních elektráren využít v energetických sítích. V každém případě se jedná o pokyny pro evropský program termonukleární fúze, “říká.
Propagační video:
Navzdory odlehlosti vyhlídek mnoho vědců, jako je Søren, vážně pracuje na otázkách termonukleární fúzní energie. A existují pro to dobré důvody. Pro elektrárnu, která pracuje na principech termonukleární fúze, je zapotřebí nekonečně malé množství jaderného paliva, navíc nemají emise CO2 a jiných škodlivých látek.
Levné zelené energie
Při dnešním nabíjení smartphonu pochází 24% elektřiny z tepelných elektráren na uhlí. Je to těžká a nijak zvlášť šetrná výroba energie.
„Pro výrobu jednoho gigawattu elektřiny musí uhelná elektrárna spálit 2,7 milionu tun uhlí ročně. A fúzní stanice vyžadují k dosažení stejného účinku pouze 250 kilogramů jaderného paliva. 25 gramů jaderného paliva postačuje k tomu, aby taková elektrárna dodávala energii do jednoho Dana po celý život, “říká Søren Bang Korsholm.
Na rozdíl od uhlí fúze neprodukuje CO2, a tedy neovlivňuje klima.
„Jediným„ přímým “výrobním odpadem z energie jaderné syntézy je helium a lze jej použít v široké škále aplikací. To je asi 200 kilogramů helia po celý rok,“vysvětluje.
Energie fúze má však malý problém. Zde se bez radioaktivity neobejdete úplně. „Vnitřní povrch reaktoru se stává radioaktivním, ale je to forma radioaktivity, která se stane bezpečnou po 100 letech,“říká vědec. Poté lze tento materiál znovu použít.
Téměř nekonečné jaderné palivo
Na rozdíl od uhlí nemusí být palivo pro fúzní elektrárnu vykopáváno ze země. To může být získáno čerpadly z moře, protože energie termonukleární fúze je získávána pomocí těžkého vodíku (deuterium), který je získáván z mořské vody.
„Moře poskytuje jaderné palivo, které bude stačit pro spotřebu energie na celém světě po miliardy let. Pokud se tedy naučíme využívat energii termonukleární fúze, nezůstane nám bez energie, “vysvětluje Søren Bang Korsholm.
Vědci kromě těžkého vodíku deuteria používají ve fúzním reaktoru také superheavy vodík tritium. Neexistuje v přírodě, ale je vyroben z lithia, což je stejná látka jako v bateriích.
V reaktoru se těžký a přehřátý vodík spojí poté, co teplota v reaktoru dosáhne 200 milionů stupňů.
"Teplota v reaktoru je nepředstavitelně vysoká." Pro srovnání, teplota jádra Slunce je pouze 15 milionů stupňů. Tímto způsobem vytváříme mnohem vyšší teplotu, “říká.
Francouzský obří jaderný reaktor
Søren Bang Korsholm a mnozí z jeho kolegů z Technické univerzity se účastní velkého mezinárodního projektu ITER, kde EU, USA, Čína a mnoho dalších zemí spolupracují na výstavbě největšího fúzního reaktoru na světě na jihu Francie. Bude to první reaktor svého druhu, který poskytne více energie, než spotřebuje.
„ITER podle projektu vyrobí 500 megawattů, zatímco 50 megawattů bude vyžadováno, aby se zahřálo. Spotřebuje trochu více než 50 megawattů energie, protože část energie využíváme pro chlazení a magnety, což se v tomto případě nezohledňuje, ale dává to pěkný přebytek energie v samotném reaktoru, “vysvětluje.
Podle vědce bude reaktor brzy připraven k provozu.
"V roce 2025 bude reaktor připraven na první test, po kterém jej upgradujeme, dokud nebude plně připraven v roce 2033," říká Søren Bang Korsholm.
Představujeme energii budoucnosti
Neměli bychom si však myslet, že po dokončení projektu ITER bude elektřina, díky níž naše lednička funguje, energie termonukleární fúze. Reaktor nebude vyrábět elektřinu.
„ITER není elektrárna. Reaktor není stavěn pro výrobu elektřiny, ale pro demonstraci možnosti využití termonukleární fúze jako zdroje energie, “říká.
Vědec doufá, že projekt bude mít komerční partnery, kteří budou věnovat pozornost možnostem termonukleární fúzní energie.
"Velké energetické společnosti a ropné společnosti začnou investovat do energie z jaderné syntézy, jakmile uvidí její potenciál." A kdo ví, možná se takové elektrárny objeví v blízké budoucnosti, “říká Søren Bang Korsholm.
Další zastávka je Měsíc
Pokud se vědcům podaří vytvořit efektivní elektrárny založené na termonukleární fúzi, objeví se hned několik nápadů, jak je lze zlepšit. Jedna z myšlenek již navrhuje použití jiného druhu paliva, které však na Zemi tolik není.
„Hélium-3, které je na Měsíci hojné, má tu výhodu, že fúzní produkty z plazmy reagují méně se stěnami reaktoru, takže se stěna stává méně radioaktivní a může mít delší životnost,“říká Søren Bang Korsholm.
Dosud je těžba paliva na Měsíci a jeho dodávka na Zemi nákladná. Ale energie termonukleární fúze bude možná tak efektivní, že se tyto náklady vyplatí.
"Pokud existují myšlenky na dodávku paliva z Měsíce, pak mohou být fúzní elektrárny neuvěřitelně efektivní," uzavírá vědec.
Jeppe Kyhne Knudsen, Jonas Petri, Lasse From