Neomezený zdroj energie na dosah? MIT chce do 15 let zprovoznit fúzní reaktor

MIT oznámila velké plány, do 15 let chce vyvinout a postavit fúzní reaktor, který bude schopen vyrobit více energie, než spotřebuje. Revolucí mají být supravodivé materiály na výrobu magnetů. Grant na tento projekt ve výši 50 miliónů dolarů poskytla italská energetická společnost ENI.

Americká univerzita MIT (Massachusetts Institute of Technology) spolu se společností CFS (Commonwealth Fushion Systems) započnou inovativní výzkum fúzního reaktoru. Ten se oproti svým předchůdcům bude vyznačovat použitím zcela nového supravodivého materiálu na výrobu magnetů. Díky nim by se mělo podařit v horizontu 15 let vytvořit 100MW zkušební reaktor SPARC s kladnou energetickou bilancí. Tedy takový, který vyrobí více energie, než spotřebuje na svůj provoz. To by znamenalo zásadní průlom ve zkoumání termojaderné fúze.

Termojaderná fúze je jaderná reakce, při které se za vysoké teploty a tlaku slučují lehká atomová jádra za vzniku těžšího jádra a uvolnění velkého množství energie. Tato reakce v přírodě probíhá například ve Slunci a je zdrojem jeho energie.

Vědci po celém světě se již desítky let snaží tuto reakci efektivně zreplikovat na Zemi. Pro výrobu energie na Zemi je vhodná reakce dvou atomů vodíků (deuteria a tritia) za vzniku hélia. Taková reakce by byla relativně levná a zajistila by lidstvu v podstatě neomezený čistý zdroj energie.

Ke sloučení dvou jader je však zapotřebí extrémně vysoké teploty a tlaku, a z toho vyplývající potřeba velmi odolných materiálů. Tyto podmínky se zatím nikomu nepodařilo splnit po delší dobu. Experimentální reakce také spotřebovávají více energie, než vyrobí.

CFS na výzkum získal dotaci ve výši 50 miliónů dolarů od italské energetické společnosti Eni. 30 miliónů z této sumy bude využito v následujících 3 letech na výzkum supravodivých magnetů – klíčového prvku celého reaktoru. Supravodivé magnety totiž vytváří silné magnetické pole, ve kterém je uzavřené plazma o extrémních teplotách – prostředí, ve kterém probíhá reakce.

„Toto je důležitý historický moment: Pokrok ve vývoji supravodivých magnetů umožnil přiblížit jadernou fúzi potenciálně na dosah, a tím se současně také zvětšuje vidina bezpečné a bezuhlíkaté budoucnosti, uvedl v tiskové zprávě prezident MIT L. Rafael Reif.

Na výrobu magnetů by měl být použit nový supravodivý materiál YBCO. Díky němu by měly magnety vytvořit 4krát silnější magnetické pole, než jaké bylo dosaženo v současnosti nejlepším fúzním reaktoru. Současně také umožní podstatně menší, a tedy i levnější konstrukci celého zařízení.

V porovnání s budovaným největším reaktorem na světě, ITER, bude SPARC dosahovat jen přibližně pětinového výkonu. Co do objemu však bude zaujímat jen 1/65.

Zdroj úvodní fotografie: MIT



39 odpovědí na Neomezený zdroj energie na dosah? MIT chce do 15 let zprovoznit fúzní reaktor

  1. Vláďa napsal:

    To jsem zvědavý kdy se bude psát „byla dosažena fúzní a využitelná reakce“ na nikoliv pouze „bude dosažena“.

    • Jan Veselý Jan Veselý napsal:

      Za 20 let. Už 50 let se to píše v novinách a časopisech. Něco mi říká, že ještě dlouho bude ve využití fúze dominovat ten velký a spolehlivý fúzní reaktor tam na nebi.

    • C napsal:

      No napsat to můžeme už teď, pokud připustíme že ničení je také využití.

    • pavel napsal:

      Tezko rici kdy to bude, ale dle meho nazoru to bude v dobe, kdy OZE a akumulace uz budou tak levne, ze se neco tak nakladneho tezko vyplati budovat, snad pouze ve specifickych podminkach. I kdyz bych jim to pral, zprovoznit klidne uz letos 🙂 samozrejme.

      • Enik napsal:

        OZE NIKDY!!! nemohou pokrýt energetické nároky civilizace! Je to fyzikálně nemožné i kdyby akumulace byla vyřešena a dotažena k naprosté dokonalosti. Stačí kalkulačka a základní fyzikální vědomosti!

        • Milan Vaněček napsal:

          …které nick Enik zřejmě nemá.

        • C napsal:

          A smíme jet rychleji než 24 mil v hodině? Víte abychom se v tom vlaku neudusili…

          To co jste napsal usvědčuje vás z toho že buď nemáte přehled, trollíte, nebo jste se někde spletl. Eventuálně tam počítáte nějaké věci co se tam nemají zahrnovat.

          Na 1MWp potřebujete 1ha a vyrobí to 1GWh, 1km^2 je 100ha. Spotřeba elektřiny v ČR je rovna asi 75TWh. Pro jednoduchost řekněme že vždy první uděláme palivo a to pak spálíme, účinnost je tedy asi 36%, bylo by třeba asi 209TWh, tedy 209 000GWh, tedy 209 000ha, to je 2 090km^2, asi 2.6% rozlohy ČR. Co to je? A nemáme od toho odečteno až 12TWh který mohou dodat větrné elektrárny, není od toho odečtena možnost nasadit HDR elektrárny, nemáte od toho odečtených až 80GWh denně po dobu 3-5 měsíců na které ale díky PVE budete potřebovat jenom 106GWh primární energie místo 240GWh, to je rozdíl 12 až 20TWh, není od toho odečtená skutečná přímá spotřeba… Co se týče ERoEI tak ta lítá poměrně značně podle toho kdo z jakých dat to počítá a co do toho všechno zahrnete.

          Teď si uvažte jak velké oblasti prakticky bez života máte v Mongolsku, Čině, Austrálii, USA, Severní Africe, Jižní Americe (Chile), arabském poloostrově… Podívejte se na to kolik energie proudí ve vzduchu, vodě… Už je to jenom otázka ceny a dopilování technologií pro syntetická paliva a nastavení takových pravidel a podmínek pro PVE aby se vyplatilo je stavět. Problém v tom nějaký zásadní a neřešitelný není.

          • Martin Pácalt napsal:

            Já bych při podobném výpočtu uvažoval spíš veškeré energetické vstupy (elektřina, ropa, zemní plyn, uhlí) a toto bych se snažil nahradit způsobem, jaký dále uvádíte. Uvažovat jen elektřinu je neúplné. Potřebujeme nahradit i cizí ropu + cizí plyn + naše domácí uhlí.

          • Milan Vaněček napsal:

            To Vám nahradí syntéza: CO2 +H2O + energie z fotovoltaiky + katalyzátor.

          • C napsal:

            Pane Pácalte,
            toto jsem dal jenom rychle dohromady abych ukázal že se Enik poněkud plete. problém uvažování všech vstupů je v tom že nevím kolik přesně energie z nich končí v elektrárnách, kolik v dopravě, kolik v teplárenství… kdybych ale řekl že to je kolem dalších 210TWht tak to bude 350TWh z OZE. Dohromady by nám tak stačilo asi 7% plochy pro plnou energetickou nezávislost. Jen s P2G technologií a FVE.

            Teď je ale otázka jestli se může kdy vůbec vyplatit výroba P2G u nás proti importu z oblastí buď extrémně větrných, nebo oblastí kde opadá 1.5-2x více sluneční energie ročně než u nás. Při výrobě EE to je vcelku jasné, tam se to vyplatí s tím že první je třeba nasadit akumulaci ve formě PVE a baterií (jen několik set MWh pro stabilizaci sítě), pak teprve nastává prostor pro P2G/P2L technologii, kde se ale může jednat i o import paliva (SRN?), nehledě na to pokud dojdeme na nějakých 13GWp FVE, tak se nám začnou objevovat nezanedbatelné příspěvky i v zimním období.

          • Enik napsal:

            Ještě by bylo třeba uvažovat faktory, které neuvažujete a proto se mýlíte. Ale čte se ta Vaše naivita velice hezky! Třeba, že výkon fotovoltaiky není k dispozici každý den a po celý den. Totéž platí o větru. Nebo, že velká část sluneční energie se odráží v atmosféře a nikdy nedopadne na zemský povrch. Takže uvažovat solární konstantu a ozářenou plochu jako dostupný výko, svědčí o obrovské neznalosti a naivitě. FVE vyrábí jmenovitý výkon v ideálním případě max. 4hodiny denně!!! Hovořit o nutnosti uskladnění desítek nebo spíš stovek GWh pro případ, že slunce nevysvitne celou zimu jako tomu bylo letos, to nemá smysl. Člověk Vašeho formátu to nikdy nepochopí! :-)))

          • Milan Vaněček napsal:

            Eniku, doporučuji Vám četbu vědecké literatury. Tam se můžete dočíst o modelování výkonu intermitentních obnovitelných zdrojů (například pro USA či celý svět rozdělený do 20 oblastí) s experimentálními daty o počasí za posledních několik desítek let. To jsou na rozdíl od Vašich obecných proklamací tvrdá experimentální data.
            Je několik pracovišť v USA kde to spočítali (co se pamatuji v časové škále každá půlhodina) a jde to (jedni počítali 100%OZE, jiní „jen“ 80% pro výrobu veškeré energie, ne jen elektřiny) a vyšly jim současně i nároky na akumulaci či pružnou výrobu (jsou různé možnosti).
            A místo hrubého odhadu přes solární konstantu můžete použít precisních dat (v čase i lokalitě) o irradianci zemského povrchu (z meteorologických stanic).
            Neukvapujte se ve svých soudech a vzdělávejte se.

          • C napsal:

            Eniku,
            sjel jste si někdy výroby a spotřebu na počítači? Já ano a jde to.
            Z hlediska toho kolik energie spotřebujeme nebo vyrobíme opravdu stačí to pro rychlost přepočítat takto, ono to totiž celé uvažuje s tím že máte možnost řídit odběr a dodávku energie nějakým jiným zařízením. Což tady jsou jednotky které vyrábí vodík pro syntézu a PVE.

          • Martin Pácalt napsal:

            Pane C, jasně, neberte to ode mě jako kritiku, jen jako poznámku 😉 . Na zbytečnou kritiku se nám tady objevil jistý element, který podobně jako „idioti z Novinek“ (viz. FB) se současně neumí podepsat a současně uráží kohokoliv, kdo je schopný přijít s nějakým vyčíslením k další debatě. A protože nemám rád výraz „troll“, držím se konzervativně oslovení podobných lidí výrazy jako je např. primitiv.

  2. energetik napsal:

    Nedostatek energie je pro lidstvo je v jeho myšlení neideální stav, ale neomezené množství energie v rukou lidstva je rychlá katastrofa pro celou Zemi. Takže držím palce aby se to nikdy nepovedlo.

    • Radek napsal:

      Mno v současnosti velmi výrazně odebíráme energii z ekosystémů – což možná není úplně dobře.

      • Milan Vaněček napsal:

        Energie do ekosystému jde ze slunce. Stejně jako fotovoltaika, vítr a voda. Finální verse energetiky bude zcela ekologická (za předpokladu že si Zemi nezničíme).

        • Olda napsal:

          Naprosto ekologická energie nevznikne nikdy! Vždy se musí vytěžit neekologicky materiály pro elektrárny a taky natahat dráty na rozvody elektřiny. Likvidace opotřebených částí nebude taky nikdy ekologická. Hovořme tedy o přiměřené ekologii. Ovšem pokud by se toho doopravdy docílilo, musely by se přepsat všechny učebnice, které popisují zákony o výměně energie.

        • sela napsal:

          jak se dá nahradit třeba asfalt energií?
          pokud ne,tak dojdou zdroje a zbude jen energie.

          • Enik napsal:

            Asfalt se dá nahradit celkem snadno. Tedy alespoň jako povrch vozovek. Při dostatečné zásobě energie snadno zvládneme MAGLEV nebo dokonce teleportaci.

          • C napsal:

            Eniku,
            MAGLEV je poněkud pitomost, jedinou výhodu oproti klasické železnici to má v tom že se s tím dá jezdit rychleji, co jsem viděl nějaká čísla pro inductrack tak je na tom hůř co to (asi) jízdního odporu (v angličtině je použito lift-to-drag ratio) než klasická železnice.

            Zapomenul jste ale na beton a možnost recyklace asfaltu, taky na další věci, jako třeba dlažbu.

            Teleport je pitomost a nese s sebou obrovské množství filosofických a teologických problémů.

  3. energetik napsal:

    A k čemu nám bude to hélium? Potřebnou vodu z něj už asi neudělají.

    • C napsal:

      To budou jednotky kilogramů plynu, to se ztratí. Někde se počítalo že by nám Máchovo jezero stačilo na několik set let fúze co se týče deutheria. Ale bylo by zajímavé hledat mimozemské, vyspělé, civilizace na základě obsahu helia v atmosféře.

      Jenom jsem ti tak vzpomenul:
      youtu. be/CWivA-ZXcVQ?t=154

      • energetik napsal:

        bohužel ano, ztratí. Hélium na Zemi nezůstane, má tak nízkou hmotnost že uniká do vesmíru.

        • C napsal:

          Tím jsem spíš chtěl naznačit že vzhledem k tomu kolik toho je je to více méně bezpředmětné.
          Našel jsem originál obrázku, který vyšel někdy v 90. letech v ABC( vega. fjfi. cvut.cz/docs/sfbe/tokamak/inout.gif ) těch 1000 liber je asi 453 kg vodíku, těžkého. Těžká voda má cca 20g na mol, z toho je 16g kyslíku, tedy 1kg těžké vody je třeba 5x více, asi 2265kg. Řekněme že naše roční produkce je 80TWh, to odpovídá asi 9GW konstantního výkonu, tedy roční spotřeba 20.358t těžké vody, teď je otázka kolik energie spotřebuje tato těžké vody.

          Ve 12kg vody je asi 8g těžké vody, tedy na 1kg připadá asi 1500kg vody, 1500kg vody ale obsahuje 167kg vodíku, 1kg vodíku má 33kWh, tedy na separaci 0.2kg těžkého vodíku je třeba 9.2MWh, pokud jsem počítal správně. Takže na každý 1GWe blok by bylo třeba spálit asi 21GWh elektřiny pro získání vodíku, tedy by u nás ročně takto padlo 189GWh. To vcelku jde.

          Jestli má někdo náladu, může to přepočítat ještě jednou, nejsem si jistý jestli mi někde něco neuteklo.

          Teď je otázka jak moc velký problém to bude pro planetu a ekosystém.

          • energetik napsal:

            Je velmi naivní si myslet že při neomezeném zdroji energie, zůstane současná spotřeba energie bez výrazné změny. Protože v tom okamžiku veškeré vypínače na spotřebičích přestanou mít význam a jestli tam zůstanou tak snad jen z bezpečnostního hlediska a vypínat spotřebiče nikdo stejně nebude. A vzhledem k tomu že výroba bude zřejmě stále přes páru s mizernou účinnosti (parametr účinnosti bude také s „neomezeným“ zdrojem bez významu) tak se na Zemi všichni „upečeme jak králíci v troubě“.
            Ale byl by to asi zatím ideální zdroj pro zamrzlé vodní světy jako je třeba Europa, pokud by tam nebyla využitelná geotermální energie.

          • C napsal:

            Stejně tak je naivní si myslet že dokud to bude získáváno přes nějaká stroj, tak bude cena nicotná, zanedbatelná a že na tom nebude chtít niko vydělat. Kolik to bude na MWh a kde je hodnota že lidi nebudou vypínat stroje? 30€, 20€, 10€ za MWh? Kde je ta hranic že se GŘ ČD rozhodne dát do štokra fúzní zařízení a bude pořád hluboko pod náklady elektrické trakce?

            I když to bude na páru, tak ta turbína bude drahá, stejně tak příprava vody, nebude se jí zbytečně plýtvat, tedy tou pro turbínu, stejně tak nebude nikdo chladit varem, (to si dovolí jenom u výkonových elektronek ve vysílačích a asi i chemičkách), takže i při nejlepším se bude energie rvát do moří a jezer a to povede na vyšší výpar akorát, tedy více srážek. Kdysi jsem zkoušel počítat kolik energie to uvolňujeme navíc, jaký vliv to má na GZK. Je to naprosto zanedbatelné. Kdybychom elektrifikovali vše, tak je to +10GW EE proti dnešku, tedy 30GWt, dnešní výroba proudu je zase 30GWt, tedy 60GWt, naše činnost přidá na 1m^2 plochy asi 0.75W, Příkon od slunce je 950-1200W/m^2 pro energeticky celkem náročnou a hustě obydlenou zemi.

            Nárůst uvolňování tepelné energie 10x by znamenal jen 7,5W. To už může hrát roli, ale pak jak velká je celá planeta? Uvolňovat 600GW tepla by znamenalo mít v každém okrese 3 Temelíny.

            Domnívám se že od neomezenosti a plýtvání energií nás ve finále zachrání, paradoxně, hamižnost a cena dalších věcí, transformačního řetězce mezi zdrojem energie, zde doslova žhavým ničím, a vaším Hi-Fi 5.1 elektronkovým zesilovačem se 4xKT88 na kanál (žravější domácí elektroniku si neumím představit)

            Se současným počasím myslím i pro Evropu. 🙂

            Jinak děkuji že jste mi vymyslel oběd na příští neděli.

      • Petr napsal:

        Helium se neztratí.
        Budou se jím plnit obří vzducholodě na ekologické přemísťování Afriky do Evropy.

        • C napsal:

          Vy abyste si sem tu konspiraci nezatáhl.

        • energetik napsal:

          Po tom co Afriku vyrabovali a zničili Evropani bude jen dobře když budou Evropani nahrazeni Afričany.

          • C napsal:

            Promiňte, to snad nemyslíte vážně?! Nebo snad nejsme Evropani? Co udělali Švýcaři? Rakušáci, Poláci, Maďaři, Slovinci, My, Slováci, Rusíni, Chorvati, Bulhaři…? Že bychom si to zasloužili? Cožpak jsme měli kolonie? Cožpak si tu z nás nedělali jedni i druzí blbce, fabriku?

            Jasně, mocnosti nadělali bordel a kde co, ale opravdu si zaslouží aby byly nahrazeni afričany? Respektive je to vůbec v našem zájmu mít něco takového hned za hranicí?

  4. martin napsal:

    Docela by mne zajímalo, s jakou indukcí v komoře tedy počítají.. U ITERu se projektuje myslím nějakaých +/- 11 T, nebo tak nějak ? …

  5. napsal:

    Grant na tento projekt ve výši 50 miliónů dolarů …
    Nový jaderný blok, kde se náklady odhadují na 200 až 300 miliard korun tj. asi 9600mil.dolaru až 14500milionu dolaru …
    je to tak???

  6. Petr napsal:

    Jo takhle má vypadat efektivní vědecký výzkum, a né ta předražená byroktatická zhůvěřilost stavěná šnečím tempem ve Francii, kde už nezvládají díky humanizaci západního školství stavět nově ani běžné jaderky.

    • C napsal:

      Víte co v té zhůvěřilosti a šnečím tempu má pazoury? USA a SSSR, jeden se rozpadl a druhý to přestal financovat, pak taky to že se to asi deset let muselo předělávat na menší zařízení a pak taky to že tam chce každý mít šroubek. Zhůvěřilost je tahat do Evropy „síťák“ z USA, pomalu každou cívku dělat někde jinde. Vzhledem k počtu lidí potřebných to má se školstvím jen pramálo společného.

      Ale možná si to jděte spíš vyřídit s nastavením daňového systému který tím jak je udělán, zejména v té Francii, lidi demotivuje.

  7. Hariprasad napsal:

    Fúze není samospasitelná. Myslím, že je valká chyba se o ní tak vyjadřovat. Jsou tam tak velké technické a technologické problémy, že to stále ještě, i kdyby se to už začalo zvládat, bude velmi exkluzívní záležitost. Je potřeba překonat tak obtížné úkoly, že je to stále na hranici materíálových a technologických možností.
    — Silný neutronový tok
    — Pazma je nestabilní a má teplotu několik mil. °C. Je to sice ve vakuu, ale pokud by se neuvolnila nějaké podstaná část energie, nebylo by to k ničemu.
    — Magnety naopak musí být chazené na teplotu blízkou absolutní nule (nejvíc se zatím povedlo vytvořit materiály, které stačí chladit kapalným N2)
    No a pak je tady nešvar všech JE – výstavba je velmi zdrahá a pomalá.

    • C napsal:

      Já bych se nechal překvapit, hlavně jsem zvědavý na tu britskou společnost co slíbila ten kompaktní reaktůrek 150MWt/50MWe Tokamak power, nebo nějak tak si říkají.

      Tepelná energie nebude myslím zase takový problém, hlavní část se bude odvádět deflektory (nebo jak tomu přesně říkají) a zbytek bude chlazením nádoby., dost toho ponesou také neutrony, které budou zastaveny nádobou.

      Největší problém je myslím ta stabilita, ta dělá největší problémy.

Napsat komentář

Vaše emailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *