Představovali jste si někdy budoucnost, ve které lidstvo využívá sílu Slunce přímo na Zemi? Taková budoucnost je blíž, než si možná myslíte.
Při hledání čistého, vydatného a bezpečného zdroje energie dosáhli vědci ve Spojených státech významného milníku, když vytvořili umělé slunce, které nám dokáže poskytnout neomezenou, omezenou a extrémně horkou energii.
Koncept umělého slunce
Myšlenka umělého slunce vychází ze snahy o využití energie z jaderné fúze, což je stejný proces, který pohání naše Slunce. Jaderná fúze je příslibem významného energetického řešení pro budoucnost díky svému potenciálu vyrábět obrovské množství energie s minimálním dopadem na životní prostředí. K dosažení tohoto cíle je však nutné překonat značné technické problémy, zejména pokud jde o strukturální integritu fúzních reaktorů.
Související článek
V těchto reaktorech je plazma uzavřeno ve vakuových komorách známých jako tokamaky. Plazma generuje vysokoenergetické neutrony, které interagují se stěnami reaktoru a vytvářejí atomy helia. Problém vzniká proto, že tyto atomy helia mají tendenci migrovat do oblastí s nízkou strukturální odolností, což vede ke vzniku bublin, trhlin a nakonec k prasknutí. Tím je ohrožena izolace reakce. Výzkumníci v USA nedávno vyvinuli metodu, která tento problém řeší.
Průlomové objevy
Koncem roku 2024 objevili vědci z MIT nový přístup, jak tyto problematické atomy helia zvládnout. Začleněním nepatrného množství, pouhého 1 %, keramického materiálu zvaného křemičitan železa do kovové slitiny stěn reaktoru vytvořili atraktivnější prostředí pro atomy helia. Díky této inovaci se atomy rovnoměrně rozptýlí po celé ploše keramiky, čímž se zabrání oslabení materiálu a jaderná fúze se stane životaschopnou, jak ukázaly nedávné experimenty.
Profesor Ju Li, klíčová postava projektu, vysvětlil:
„Naším cílem je rovnoměrně rozptýlit keramickou fázi v kovové hmotě, aby se všechny oblasti na hranicích zrn nacházely v blízkosti rozptýlené keramické fáze a poskytovaly ochranu. Obě fáze musí koexistovat, aby se zabránilo aglomeraci keramiky nebo jejímu úplnému rozpuštění v železe.“
Důsledky pro naši budoucnost čisté energie
Zvládnutí a rozšíření jaderné fúze by mohlo způsobit revoluci v naší energetice a nabídnout prakticky neomezený a čistý zdroj energie. Fúzní reaktory mohou pracovat s palivem získaným z mořské vody a vyrábět energii ve velkém měřítku bez rizik spojených s jaderným štěpením. Tento pokrok by mohl vést k významným inovacím v oblasti čistých energetických technologií.
Aby toho bylo možné dosáhnout, musí být materiály používané v reaktorech odolné. Výzkumníci z MIT vyvinuli kovový prášek s těmito vlastnostmi, který je kompatibilní s průmyslovými 3D tiskárnami. Dokonce založili startup, který bude tyto materiály vyrábět ve velkém měřítku.
„Vytvořili jsme prášky kompatibilní se stávajícími komerčními 3D tiskárnami, předem naplněné keramikou pohlcující helium,“ řekl Li.
Koncept umělého slunce se dlouho zdál vzdálený, téměř mýtický. Vědecký pokrok však tuto vizi přibližuje realitě. Pokrok MIT naznačuje, že řešení jednoho z našich nejpalčivějších energetických problémů může spočívat v přesné manipulaci se specifickými materiály. Pozoruhodné je, že Spojené státy nejsou v tomto úsilí osamoceny; Čína rovněž postupuje v oblasti jaderné fúze a plánuje rozsáhlý laserový projekt, který má zajistit dominantní postavení v celosvětové výrobě energie.
Závod o využití sluneční energie na Zemi se zintenzivňuje a jeho důsledky pro naši energetickou budoucnost jsou hluboké. S pokračujícím výzkumem a inovacemi se sen o umělém slunci stává stále hmatatelnější realitou.