Čínské umělé slunce vytvořilo magnetické pole a otevřelo skutečnou cestu k jaderné fúzi

Čína se v roce 2023 připojila k úsilí o vytvoření obrovského mezinárodně spolupracujícího reaktoru pro jadernou fúzi. Nyní dosáhla milníku tím, že poprvé vygenerovala jeho magnetické pole – pole, které je v této konstrukci zcela nové. Reaktor „umělého slunce“ Huanliu-3 (HL-3) je tokamak provozovaný 17 spolupracujícími laboratořemi a zařízeními z celého světa. Tolik vzývaná snaha o výrobu energie pomocí těchto obrovských reaktorů má však před sebou ještě deset či více let, přičemž se v ní objevuje mnoho dezinformací.

Ačkoli HL-3 řadí Čínu do skupiny předáků ve výzkumu jaderné fúze, tento reaktor není největší (zdaleka) a tento milník je pouze pro vlastní časovou osu. Tento reaktor se ani zdaleka neblíží tomu, aby pracoval trvale nebo produkoval energii srovnatelnou s obrovským množstvím energie, které on a další podobné reaktory – známé jako tokamaky – ke svému provozu potřebují. HL-3 je však stejně jako mnoho dalších světových tokamaků považován za zkušební základnu pro technologie, které státy jako Čína nabídnou skutečně světovému projektu ITER ve Francii. V tomto smyslu by vývoj v jednotlivých zemích mohl mít v budoucnu velký význam, píše portál Interestingengineering.

Tokamak je nádoba ve tvaru šišky (ve vědecké hantýrce toroidní), která obsahuje proud přehřátého magnetického plazmatu a je vyztužena masivními magnety a přechlazovacím pláštěm. V plazmatu – soudržném „mraku“ atomů v podmínkách podobných hvězdám, nakonec probíhají stejné reakce, které pohánějí skutečné hvězdy. Jádra atomů se spojují a uvolňují obrovské množství energie… teoreticky. Víme, že se to děje ve hvězdách, ale nikdy jsme neviděli, že by se to odehrávalo uvnitř tisícitunového stroje na Zemi.

Co tedy znamená, že tokamakový reaktor světové třídy s „umělým sluncem“, jako je HL-3, vytvoří vlastní, novou konstrukci magnetického pole? No, je to obrovský milník v oblasti výzkumu tokamaků, protože magnetické pole je to, co ve skutečnosti obsahuje přehřáté plazma generující fúzi. Protože plazma dosahuje až milionu stupňů, nemůže se dostat do kontaktu s žádným jiným materiálem, jinak by se jednak okamžitě ochladilo mimo energetický rozsah, jednak by poškodilo nebo zničilo část, které by se dotklo. Úspěšné magnetické pole je proto to jediné, co kdy umožní tokamaku zadržet plazma a udržet ho dostatečně horké, aby mohlo vytvářet čistou energii.

Dnešní tokamaky mají řadu konstrukčních problémů při vytváření magnetického pole. Extrémně velké elektromagnety používané v těchto zařízeních jsou pro konstrukci tokamaků klíčové (ITER dostal v roce 2021 nejsilnější magnet, jaký byl kdy vyroben ) a neustále se vyvíjejí. Všechny však vytvářejí horké skvrny, které přerušují plazmu jako ostrůvek v proudu – buď proto, že jsou diskrétně instalovány v určitých intervalech kolem pláště tokamaku, nebo prostě proto, že jsou vyrobeny (lidmi) z materiálů, které se přirozeně vyskytují na Zemi.

Ve vesmíru hvězdy nejsou uzavřeny, takže na to nikdy nedojde. Ale v generátoru je to další překážka, kterou je třeba překonat.

To vše znamená, že nová konfigurace magnetického pole může být obrovským krokem vpřed, zejména pro HL-3, který je považován za napájecí technologii pro ITER. Čínská média uvádějí, že se Čína přihlásila ke stavbě modulu vakuové komory pro ITER.

Zdroj: Interestingengineering