Američtí vědci přišli s návrhem nového kompaktního fúzního reaktoru

Vědecké oddělení amerického ministerstva energetiky předložilo nový návrh kompaktního fúzního reaktoru, který může pomoci komercializovat technologii budoucí energetiky. Kompaktní tokamak CAT nabídne zmenšený návrh fúzního zařízení.

Vědecko-výzkumné oddělení amerického ministerstva energetiky DIII-D, zaměřující se na vývoj fúzních systémů, vyvíjí nový kompaktní pokročilý tokamak (CAT) s vyšší výkonností a samo-udržitelnou konfigurací, která bude využívat energii efektivněji. To umožní stavět tato zařízení v menším měřítku při snížených nákladech.

Koncepce fúzního reaktoru CAT je popsána v článku publikovaném 19. března v časopise Nuclear Fusion. Návrh byl vyvinut od úplného základu pomocí matematických simulací. Fyzikální přístup kombinuje teorii vyvinutou společností General Atomics, která využívá výpočetní centrum v národních laboratořích Oak Ridge (ORNL). Superpočítač CORI, který je provozovaný v ORNL je využíván pro výzkum, výpočet a testování energetických možností fúzních konceptů z DIII-D.

„Klíč k našemu přístupu tkví ve zvýšení vnitřního tlaku v tokamaku. Díky tomu dochází ke zvýšení pravděpodobnosti slučování jader, což umožňuje zmenšení stávajících rozměrů zařízení. To umožňuje snadněji udržet fúzní reakci v chodu. Naše simulace ukazují, že pečlivým tvarováním plazmatu a pohybem jeho proudu k okraji reaktoru mohou být potlačeny turbulentní tepelné ztráty. Díky tomu  jsou vyvíjeny vyšší tlaky při nižších proudech k dosažení udržitelné a stabilní fúzní reakce. Tato zařízení budou schopna generovat elektřinu neustále,“ sdělil vedoucí projektu, Richard Buttery.

Dva americké orgány – výbor pro fúzní energetiku FESAC a národní akademie vědy, inženýrství a medicíny (NASEM) – nedávno vydaly zprávu zdůrazňující potřebu činností v oblasti fúzní energetiky ve Spojených státech. Zpráva z FESAC představila desetiletý strategický plán k urychlení vývoje fúzní energetiky a znalostí v oblasti fúzní vědy. Zpráva od NASEM vyžaduje investice ze strany vlády i soukromého sektoru, které by umožnily výstavbu pilotní elektrárny v časovém horizontu let 2035 až 2040.

„Klíčovým doporučením obou zpráv je vývoj vědní a inženýrské základny pro nízkonákladovou pilotní fúzní elektrárnu, která položí základy pro komercializaci fúzních jaderných zařízení,“ sdělila společnost General Atomics.

„Vzhledem k tomu, jak se ve Spojených státech formuje nová národní strategie využívání fúzní energetiky, pomáhá nový návrh reaktoru identifikovat technologii potřebnou pro vývoj této výzvy.“

Vývoji fúzní energetiky se věnuje zejména projekt ITER, na kterém spolupracuje 35 států. Mezi ty patří Čína, Evropská Unie, Japonsko, Korea, Rusko a Spojené státy. Fúzní reaktor je budován ve francouzském výzkumném centru Cadarache. Jeho cílem je demonstrace fúzní energie v průmyslovém měřítku. Nyní je projekt dokončen ze 70 % a  první provoz reaktoru se předpokládá v roce 2035.

První zařízení, které by mělo vyrábět elektřinu z fúzní reakce, je zařízení DEMO ve Spojeném království. Předpokládaný výstupní elektrický výkon tohoto reaktoru je 1 GWe. Provoz reaktoru DEMO se očekává mezi léty 2037 a 2050.