Vzhledem k tomu, že energetické potřeby rostou a hledání hojných a udržitelných zdrojů energie se stále více obrací k jaderné fúzi, představuje tokamak s malým poměrem stran (SMART) významný krok vpřed.
V tomto experimentálním fúzním zařízení bylo nedávno dosaženo prvního plazmatu, což je neuvěřitelný milník, který vyvinuli vědci z Laboratoře plazmových věd a fúzních technologií na Sevillské univerzitě. SMART na rozdíl od tradičního tokamaku zkoumá bezprecedentní myšlenku záporného trojúhelníku, což je konfigurace, která by mohla způsobit revoluci v energetické účinnosti fúze. Co to však znamená pro budoucnost výroby energie?
Tokamaky jsou klíčem k efektivnější budoucnosti
Tokamaky, zařízení ve tvaru šišky, která mají udržovat stabilitu přehřátého plazmatu, jsou závislá na těchto pečlivě uspořádaných uspořádáních, aby zůstala stabilní. Plazma obrácené vzhůru nohama je tradičně pozitivní trojúhelník, kdy jeho tvar písmene „D“ má zahnutou hranu směřující ven.
Nedávný výzkum však zjistil, že obrácením této konfigurace vzniká negativní trojúhelníkový tvar, který může výrazně zmírnit nestabilitu. Tyto tzv. hranově lokalizované módy (ELM) vedou k režimu nestabilit, které představují pro stěny reaktoru značnou výzvu k omezení plazmatu.
Související článek
SMART je první kompaktní tokamak záměrně navržený ke zkoumání výhod negativní trojúhelníkovitosti. Očekává se, že tento tvar plazmatu potlačí ELM, což povede k lepšímu udržení plazmatu po delší dobu, při vyšších teplotách (jako toto umělé slunce, které má 100 milionů stupňů a působí zvláštně).
SMART může produkovat plazmu různých tvarů, takže díky této flexibilitě bude SMART neocenitelným nástrojem pro testování a ověřování této teorie na praktické úrovni. Význam záporné trojúhelníkovitosti je více než akademický. Americké ministerstvo energetiky již tuto konfiguraci označilo za slibnou pro zmírnění nestability při zachování vysokého fúzního výkonu.
Pokud se to podaří, SMART ukáže schopnost využít negativní trojúhelníkovost ke stabilizaci plazmatu, což potenciálně umožní navrhovat fúzní reaktory zítřka způsobem, který bude energeticky účinnější a ekonomicky životaschopnější.
SMART: důležitý hráč ve strategii Fusion2Grid
Projekt SMART není zdaleka jen trikem, ale ústřední součástí strategie Fusion2Grid Sevillské univerzity a iniciativy, jejímž cílem je vyrábět energii z jaderné syntézy jako možnost výroby energie v rozvodné síti. Dosažení první plazmy je pouze začátek, vědci v zařízení nyní pracují na posílení výkonu zařízení a zkoumají jeho potenciál ve spolupráci s univerzálními kolegy.
Zařízení SMART je také poměrně kompaktní a zároveň integruje tři průlomové technologické přístupy: sférické tokamaky, negativní trojúhelníkovitost a vysoká magnetická pole. Díky kombinaci těchto atributů vědci doufají, že se jim podaří vyvinout nejvýkonnější fúzní reaktor, který se vejde do co nejmenšího prostoru.
Pokud se to podaří, může SMART zcela jistě zahájit éru komerčně konkurenceschopné fúzní energetiky s následnými elektrárnami, které budou výkonné i ekonomické. Mezi nimi se projekt SMART stále těší širokému celosvětovému zájmu.
Dokonce i výzkumníci v jiných zemích touží spolupracovat a vyvíjet pokroky založené na objevu skupiny ze Sevillské univerzity. Vědecká komunita společně řeší současný stav fúzní energie sdílením dat a poznatků, což nakonec povede k překonání překážek, jako je stabilní údržba po delší dobu a pokročilé postupy udržování plazmatu.
Energie z jaderné syntézy je svatým grálem udržitelné energetiky
Milníky dosažené projektem SMART fascinují mezinárodní vědecké bratrstvo. Energie z jaderné syntézy je již po desetiletí považována za „svatý grál“ čisté energie, který dokáže vyrábět obrovské množství energie bez škodlivých emisí a dlouhodobého radioaktivního odpadu.
Problémem však vždy bylo udržet plazmu dostatečně dlouho stabilní, aby dosáhla teplot a tlaků potřebných pro fúzní reakce. Prokázáním, že záporná trojúhelníkovitost je pro stabilitu výhodná, může SMART významně posunout návrh a realizaci komerčních fúzních reaktorů.
Udržet prostředí plazmatu pěkně pod kontrolou a stabilní je jedním z největších problémů při vývoji energie z jaderné fúze a vědci věří, že tento přístup může nakonec vyřešit i tento problém. S pokračujícím zdokonalováním a mezinárodní spoluprací by SMART mohl být významným krokem k tomu, aby se energie z jaderné fúze stala životaschopnou a rozšiřitelnou odpovědí na světové energetické potřeby.
Potenciální úspěch projektu SMART by byl také v souladu s širším úsilím v oblasti jaderné fúze. Jiné snahy, včetně projektu ITER ve Francii a projektů soukromého sektoru, usilují o trvalé fúzní reakce. Pokud se projekt SMART osvědčí, mohl by ovlivnit budoucí návrhy reaktorů a přispět k vytvoření rozmanitějšího a konkurenceschopnějšího prostředí pro fúzní energii. Schopnost využít nk-negativní trojúhelník v kombinaci s kompaktními konstrukcemi reaktorů nabízí potenciál menších a levnějších fúzních elektráren pro komerční provoz.
Počáteční plazma SMART je důležitým milníkem na cestě k fúzní energii. Záporná trojúhelníkovitost pomáhá zlepšit stabilní fúzní reakce. Testování stabilních fúzních reakcí výzkumníky s novými úhly přibližuje komerční fúzi o kousek blíže k realitě, ale plná komerční fúze je ještě poměrně daleko.
Tým Sevillské univerzity bude ve spolupráci se světovými odborníky vyvíjet systém SMART, který bude hnacím motorem vědy o jaderné fúzi. Vzhledem k rostoucí poptávce po energii však inovace, jako je SMART, nabízejí záblesk naděje, že společnost může najít udržitelný, nekonečný způsob, jak se napájet (podobně jako umělé slunce, které je o krok blíže k výrobě nekonečné energie).