Čínský experimentální jaderný fúzní reaktor, často označovaný jako „umělé slunce“, dosáhl klíčového milníku udržováním vysokohustotního plazmatu nad dříve stanovenými provozními limity. Tento pokrok přibližuje lidstvo k dlouhodobému cíli prakticky nevyčerpatelné čisté energie, ačkoli praktické aplikace zůstanou po desetiletí mimo dosah.
Výzva k jaderné fúzi
Jaderná fúze, proces, který pohání Slunce, slibuje hojnou energii bez radioaktivního odpadu spojeného s jaderným štěpením nebo emisemi skleníkových plynů z fosilních paliv. Reprodukovat tento proces na Zemi je však neuvěřitelně obtížné. Jednou z hlavních výzev je udržovat stabilní plazmu : přehřátou látku, ve které se atomy spojují dohromady. Plazma má tendenci stát se nestabilní při vysokých hustotách, což zastavuje reakci. Tato nestabilita se řídí tzv. Greenwaldovým limitem.
Jak Čína prolomila limit
Experimentální pokročilý supravodivý tokamak (EAST) v Číně překonal tento limit pečlivým řízením interakce plazmatu se stěnami reaktoru. Výzkumníci doladili počáteční tlak palivového plynu a frekvenci mikrovlnného ohřevu, aby udrželi plazmu stabilní při hustotách mezi 1,3 a 1,65 násobkem Greenwaldova limitu. To jim umožnilo dosáhnout dříve teoretizovaného stavu zvaného “režim bez hustoty”, kde je stabilita zachována i při zvyšování hustoty.
„Výsledky ukazují na praktickou a škálovatelnou cestu k posouvání limitů hustoty v tokamacích a pokročilých zařízeních pro fúzní plazmu s hořením.“ — Ping Zhu, spoluautor studie
Není to poprvé, co byl Greenwaldův limit překročen. Podobných úspěchů dosáhla také lokalita DIII-D amerického energetického úřadu a výzkumníci z University of Wisconsin-Madison. Úspěch EAST však znamená poprvé, kdy bylo plazma udržováno v režimu bez hustoty, což podporuje teorii nazývanou samoorganizace plazmové stěny (PWSO). PWSO naznačuje, že vyvážená interakce mezi plazmatem a stěnami reaktoru může stabilizovat i extrémně hustá plazma.
Proč je to důležité?
Výzkum fúze je pomalý proces krok za krokem. Přestože praktická fúzní energie je ještě desítky let daleko, prolomení Greenwaldova limitu je důležitým krokem vpřed. Zvýšená hustota umožňuje atomům srážet se častěji, čímž se snižuje energie potřebná k zahájení samoudržovací reakce.
Čína a USA spolupracují na Mezinárodním termonukleárním experimentálním reaktoru (ITER) ve Francii, největším tokamaku na světě, který by měl začít produkovat fúzní reakce v plném rozsahu do roku 2039. Pokrok v zařízeních, jako je EAST, bude mít přímý dopad na vývoj budoucích reaktorů a posune hranice toho, co je možné v energetické fúzi.
Navzdory úspěchům zůstává fúze experimentální vědou. I když je potenciál obrovský, současnou klimatickou krizi nevyřeší. Může však poskytnout udržitelný zdroj energie pro budoucí generace.
