Na ceste k jadrovej fúzii


Na ceste k jadrovej fúzii

Celý program získavania energie z jadrovej fúzie je beh na dlhé trate. „Ani by som nepovedal, že maratón, ale skôr niečo ako beh od Tatier k Dunaju. Postupne získané poznatky a technológie si odovzdávajú celé generácie vedcov. Spoločný európsky program výskumu jadrovej fúzie pre energetiku začal niekedy v 70-tych rokoch. Aj keď v posledných rokoch boli urobené podstatné pokroky a ďalšie míľniky očakávame v najbližších rokoch, svietiť elektrinou z fúzie zrejme pred rokom 2040 nebudeme,“ uvádza Ing. Michal Vojenčiak, PhD. z Elektrotechnického ústavu SAV, ktorým je zodpovedným riešiteľom projektu Uskutočňovanie aktivít popísaných v Ceste k fúzii počas Horizon2020 cestou spoločného programu členov konzorcia EUROfusion (Implementation of activities described in the Roadmap to Fusion during Horizon2020 through a Joint programme of the members of the EUROfusion consortium). Projekt trvá do konca tohto roka a je riešený v rámci programu Horizont 2020.

Podľa zodpovedného riešiteľa ide o jeden článok v dlhej reťazi fúzneho jadrového programu. „Aby bolo možne získať energiu z riadenej jadrovej fúzie, musí mať reaktor pomerne veľké rozmery a je extrémne drahý. Preto už dlhé roky takmer celý svet spolupracuje na spoločných zariadeniach. Najznámejším takým zariadením je určite reaktor ITER, ktorý sa v súčasnosti stavia na juhu Francúzska.“ V súčasnosti je vraj už v rukách inžinierov a technikov a vedci len poskytujú rady v prípade problémov. „Na jeho návrhu sa podieľali aj naši vedci – moji starší kolegovia. V aktuálne bežiacom projekte už riešime návrh reaktora ďalšej generácie – DEMO, ktorý by už mal vyrábať energiu, pri optimistickom pohľade sa však začne stavať o 10 – 15 rokov,“ pripomenul Ing. Michal Vojenčiak, PhD.

Príspevok slovenských vedcov k návrhu DEMO sa týka magnetického systému – sústavy cievok, ktoré zabezpečia, že sa plazma, v ktorej prebieha jadrová reakcia, „vznáša“ v presne určenom priestore a nedotkne sa stien reaktora. „Na to, aby jadrová fúzia prebiehala, musí mať totiž plazma viac ako 100 miliónov stupňov. Cievky, ktoré toto zabezpečujú, budú určite vyrobené zo supravodiča, ktorý dokáže prenášať elektrický prúd bez odporu. Ak by boli použité napr. medené cievky, tak by spotrebovali mnohonásobne viac energie, ako sa dá získať z fúznej reakcie.“

V súčasnosti je podľa odborníka známych množstvo supravodivých materiálov a stále sa objavujú nové, vylepšuje sa technológia výroby supravodivých vodičov atď. „Avšak na to, aby sa z nich dala vyrobiť obrovská cievka, musí byť splnených veľa podmienok. Každý supravodič má samozrejme nejaké výhody a nejaké nevýhody.“ 

V tomto projekte je úlohou našich vedcov vyskúšať, či by bolo možné vyrobiť takúto cievku zo supravodiča REBCO. „Znamená to, že meriame vlastnosti takýchto vodičov (od rôznych výrobcov), skúšame z nich vyrobiť kábel (potrebný na navinutie cievky) a zisťujeme, aké má vlastnosti. V posledných rokoch pracujeme aj na koncepte chladenia kábla. Pravidelne sa stretávame s kolegami z iných laboratórií a porovnávame vlastnosti ´nášho´ kábla s ich konceptmi.“

Paralelne sa teda v niekoľkých európskych laboratóriách vyvíjajú káble so spoločným cieľom a na záver bude zrejme potrebné vybrať, aký kábel bude použitý. „Nedá sa ale povedať, že ostatné koncepty sa vyvíjajú zbytočne. Jednak v diskusii a porovnávaním zisťujeme, čo je výhoda a čo nevýhoda, čo posúva vývoj ďalej. A aj kebyže je nakoniec použitý iný typ kábla, stále môže byt ten náš vhodný na inú aplikáciu. V tomto zmysle veľmi dobre spolupracujeme s KIT Karlsruhe (Nemecko), SPI Villigen (Švajčiarsko), ENEA Frascati (Taliansko), University of Twente (Holandsko), ale aj ďalšími,“ podotkol Ing. Michal Vojenčiak, PhD.

Ukážka testovacej cievky, ktorá je asi tretinovej veľkosti v porovnaní s reálnou cievkou pre ITER.

V minulom roku sa podarilo úspešne vyrobiť kábel, z ktorého sa vedci chystajú v tomto roku navinúť malú testovaciu cievku. Pri tejto cievke by chceli využiť aj chladenie héliovým plynom, čím by mohli dosiahnuť nižšie teploty a teda vyššie magnetické polia.

„Časťou našej práce pre spoločný cieľ je aj priebežné testovanie vlastností komerčne vyrábaných vodičov. Tie sa výrobcovia snažia vylepšovať, ale väčšinou nemajú možnosť otestovať ich v podmienkach, aké budú vo fúznom reaktore. Ide o to, že v magnetickom systéme reaktora je súčasne niekoľko extrémnych podmienok – vysoké magnetické pole, vysoký elektrický prúd, silne mechanické namáhanie a to všetko pri teplote len niekoľko stupňov nad absolútnou nulou,“ uvádza odborník z Elektrotechnického ústavu SAV.

To, čo by vedci chceli na konci roka 2018 povedať je, že magnetický systém fúzneho reaktora by bolo možné vyrobiť aj s použitím kábla, ktorý vyvíjajú. „Pred pár rokmi sme totiž mohli povedať niečo presne opačné – s týmto supravodičom to nepôjde. Výrobcovia supravodičov ale výrazne vylepšili technológiu a dnes je situácia iná. Stále to neznamená, že náš koncept je najlepší a že bude použitý. V blízkej budúcnosti ale bude treba rozhodnúť, ktoré riešenie sa použije a vtedy treba mať na stole niekoľko spracovaných konceptov a vedieť porovnať ich vlastnosti,“ dodal Ing. Michal Vojenčiak, PhD. z Elektrotechnického ústavu SAV.

Celé ich úsilie, a v tomto projekte zvlášť, je vraj priloženie jednej malej tehličky do stavby katedrály.

 

Informácie a foto poskytol: Ing. Michal Vojenčiak, PhD. z Elektrotechnického ústavu SAV

Spracovala: Slávka Cigáňová (Habrmanová), NCP VaT pri CVTI SR

Uverejnila: VČ

Hore
Bratislavská vedecká cukráreň
Atmosféra počas TVT 2018
Publikácie Veda v CENTRE
QUARK
Aurelium - centrum vedy
Vedec roka 2018
Prechod VK na VND - leto
fotografická súťaž TVT 2019
kúpa časopisov jún 2016
TVT 2018 články
TAG Slovenská veda
TAG História
TAG Spektrum vedy
TAG Rozhovor
TAG Publikácia
TAG Zaujímavosti vo vede
TAG Centrum vedy
TAG Mládež
TAG QUARK
TAG Ženy vo vede
banner záhrady
Zaujímavosti vo vede
Malá Fatra patrí do Fatransko-tatranskej oblasti Západných Karpát.
Zistite viac