Ne, australská „laserová fúze“ nejspíše neznamená energetickou revoluci

TLDR verze: Australský startup se pochlubil simulacemi, podle nichž by jeho aneutronická fúze nastartovaná lasery měla být extrémně efektivní. I kdyby ale simulacím odpovídala praxe, nic negarantuje, že reaktory by z nich vznikly před rokem 2050. Tiskovky tu.

Energie zítřka

Když se to vezme kolem a kolem, skoro všechny bolístky dnešní civilizace by šlo vykurýrovat jediným šmahem – totiž aplikovanou fúzní energií! Nejenže bychom jako palivo mohli používat de facto vodu, ale navíc z fúze nehrozí ani radiace, ani jiné významné odpadní produkty! Debaty o tom, jestli jsou cestou vpřed soláry či jádro, zatímco uhlí se huhlí, bychom mohli hodit za hlavu! Fúzní reakce je z fyzikálního principu tak dokonalá, jako i v kontrolovaném prostředí bohužel prozatím nedosažitelná…

Slibuje se nám už přes půl století, ale možná dorazí nejdříve po roce 2050 až 2060. I když fúzi samotnou samože už nějaký čas umíme, neumíme ji udělat efektivně, aby z ní vzešlo víc energie než do ni vložíme. Ne snad, že by se lidé nesnažili. Fúze se však ukázala být mnohem náročnější už tím, že pro její studium potřebujeme studovat fyziku plazmatu při velmi energeticky (a tedy i finančně) náročných experimentech. To v praxi znamená suprdrahý & suprdlouhý vývoj udělátek. Zejména reaktor ITER, který bude hotový až po roce 2035 a snad nám dovolí fúzi a plazma definitivně prozkoumat a pochopit, vznikl z úmluvy podepsané už prezidenty Reaganem a Gorbačovem! I pokud bude fungovat, jak se doufá, teprve děti ITERu v 50. a 60. letech by mohly začít generovat proud…

Co kdybychom však ITER obešli a realizovali fúzi o něco chytřeji, na menší škále a levněji? Právě to plánuje Warren McKenzie, vrchní taťka šmoula australského startupu HB11 Energy. Ten se pochlubil zajímavým průlomem v simulování aneutronické vodíkovo-bórové fúze, kde s pomocí precizních laserů dosáhl řetězové fúzní reakce alfa částic – a pomalu pracuje na tom, aby od simulací přešel k experimentům!

OK, v minulém odstavci jsme měli pár cizích termitů, pojďme si tedy vše trochu zjednodušit. Proč je fúze cool nápad, to už víme – energie z vody a tak. Aneutronická reakce pak znamená, že energie fúze se uvolní v podobě elektricky nabitých částic. Žádné turbíny, žádná pára, přímo konverze energie na to, co stříká ze zásuvky! A, co je nejzajímavější, namísto starších designů v duchu ITERu plánují Australané fúzi zažehnout úsporně s pomocí laserů!

K tomu využívají svůj reaktor ve tvaru koule – zapomeňte na koblihy tokamaků anebo bizarní pokřivené stellarátory. Koule vyvolává důvěru už tím, že připomíná Slunce, které nás fúzí zásobuje už pěkných pár miliard kalendářů…

OK, zpátky nohama na zem…

Má HB11 šanci skutečně změnit svět fúze? To samože nevím, věštecký perk jsem dneska zapomněl doma. HB11 ale nelze upřít několik zajímavých nápadů. V první řadě ty lasery – jejich aplikace je krásná ve své elegantnosti! Duo laserů má totiž v kulovém reaktoru zažehnou fúzi úsporněji než zvyšováním teploty jako u tokamaků. První paprsek vytváří u pelety magnetické pole pro udržení plazmatu, druhý pak zapne fúzi a skrze ni vytváření částic alfa.

Ona myšlenka, že nepotřebujeme zatopit pod celým kotlem tokamaku, ale můžeme chirurgicky roztančit jenom pár atomů, je rozhodně sympatická právě kvůli oné energetické výhodnosti. Jak jsem řekl, neřízenou fúzi umíme v bombách už z doby, kdy byl i váš děda ještě uhrovitý klučík. Energeticky méně komplikované dosažení fúze, jak jej plánují Aussies, má tedy merit.

To celé má přitom proběhnout z konvenčního vodíku a bóru-11. Díky jejich fúzi by australský koureaktor mohl nejen konečně rozsvítit žárovku, ale navíc by neprodukoval neutrony a tak umázl i to minimum radioaktivity, které by vytvářely jiné fúzní reaktory. Je to celé krásné, poslední simulace navíc udávají vysokou efektivitu reakce – v násobku asi jedné miliardy než u původních predikcí. To už by mohlo zajistit energetickou výhodnost!

To vše ale zároveň neznamená, že idea je bez problémů. Leckdo se zarazí nad tím, že se tu radujeme z nějakého zázračného startupu – ale HB11 má kořeny v University of New South Walles, takže alespoň po této stránce je zdroj poměrně legit.

Předně však platí, že mechanismy za reakcí alfa částic jsou stále do určité míry nepopsané a není tak ani na teoretické úrovni jasné, jestli bude vše fungovat, jak si Australani na kompech malujou. I pokud ano, fúzní reakce sama o sobě vlastně není takový problém – umíme ji už dlouho skrze vodíkové bomby. Problém je dosáhnout ji řízeně tak, abyste z ní více energie vytěžili, než kolik do ní vložíte.

Schéma fúze. Kredit: HB 11.
Schéma fúze z dílny HB11 pro ty, kteří si neumí představit kouli.

Křemík snese vše

S tím souvisí i použitý laser. Také jeho „výtěžnost“ je zatím v celém součtu spíše negativní – alespoň pokud by měl být tak velký, aby poháněl skutečný reaktor na průmyslové škále. I když lze čekat postupné zlepšení, nebude to hned. Realisticky dosáhneme potřebné úrovně techniky nejdříve v řádu jedné až tří dekád. Což, při pohledu na ITER a na kalendář, nejspíše není ve srovnání s alternativami zase taková výhra. Minimálně laserové manko HB11 nejspíše zabrání doručit aplikovanou fúzi podstatně rychleji než ITER…

Nenechte se mýlit – držím Australanům palce na rukách i nohách všem lidem ve svém okolí! Jejich myšlenka je rozhodně zajímavá a zaslouží si další zkoušení. Jeden nikdy neví, jaký šílený nápad může přinést nový pokrok – proto je potřebný základní výzkum „pro nic“ v co nejvíce oborech. Ono „nic“ má totiž čas od času zásadní impakt!

Ale pokud se nestane zázrak hned na několika úrovních, ani HB11 nepůsobí tak, že bychom fúzní brikety házeli do kamen už co nevidět. I aktuální informace navíc čerpají z tiskovky, nikoliv nějaké zásadní, šokantní studie. A vlastně neříkají nic moc nového, o čem jsem nepsal 2 roky nazpět – krom vyšší efektivity reakce. Která ale (zatím?) vyšla jenom v simulacích.

Na tom, že u australská fúze by tak nejspíše přišla do aplikace až za pár dekád, se tak nejspíše nic nemění. A hyperboly o tom, že nás laserová fúze může spasit co nevidět, jsou bohužel poněkud přehnané. Přesto platí, že pokud se podaří fúzi realizovat pomocí laserů lépe než v ITERu, budu jedině rád. Když nic jiného, nápad protinožců zkrátka… má koule!

[LL]

Sorry, kiddos, ještě nějaký čas se budeme hádat o těch solárech a jádru, zatímco se uhlí huhlí…

Vědátor vzniká v dílně spolku studentů a popularizátorů vědy UP Crowd za podpory MUDRstart, který tvoří přípravné testy pro studenty vysokých škol – podpořte i vy drobákem mojí snahu informovat o vědě věčně & vtipně a přispějte mi v kampani na Patreonu.A sledujte mojí snahu případně i na Facebooku či YouTube!

Diskuze