Autoforum

/

Foto: Archiv Autoforum.cz

Zdá se, že bychom se mohli dočkat snad i aut na fúzní pohon. Funkční prototyp vznikne do konce dekády.

Budoucnost dopravy možná tkví ve fúzním reaktoru. Výzkumníci z firmy Lockheed Martin dost možná přišli nejen na způsob, jak zkrotit a ovládat jadernou fúzi tak, aby byla schopná vyrábět energii, ale i jak celý reaktor zmenšit třeba na velikost proudového motoru letadla či ještě menší. Takto velký je pokusný reaktor, na kterém tým Skunk Works pod vedením leteckého inženýra Thomase McGuira pracuje. To je oproti dřívějším expertům zlomková velikost.

Jaderná fúze je sama o sobě v podstatě opačným procesem jaderného štěpení, na kterém fungují reaktory v dnešních atomových elektrárnách. Nový objev funguje tak, že se do vakuového reakčního prostoru Kompaktního fúzního reaktoru (CFR), jak Skunk Works svůj přístroj nazývají, vpustí palivo v plynném skupenství ve formě izotopů vodíku deuteria a tritia. To se zahřeje na takovou úroveň, aby se molekuly rozpadly na iony a elektrony a tak zformovaly plasmu.

Tuto plazmu kontrolují silné elektromagnety, které ji drží uprostřed reakčního prostoru a zabraňují jí se dotknout stěn. Při dostatečně velkém tlaku se iony i přes svůj přirozený odpor spojí. Vytvoří tak helium-4 a volné neutrony, které nesou uvolněnou energii a zahřejí stěny reaktoru. A zde už máme teplo, ze kterého umíme pomocí turbín a generátorů vyrobit elektřinu.

Konstrukce je tedy dost odlišná od té dosavadní, nazývané „tokamak”, která vede plazmu v kruhových trubkách a reakci udržuje v běhu pomocí dalších elektromagnetů. Ve výsledku tak vyrábí jen o trochu více energie, než sama spotřebuje. A mimo to je takovýto reaktor 30 metrů vysoký, váží 23 tisíc tun a stojí 50 miliard dolarů (1,06 bilionu korun).

Také zde je poměrně nízký limit, kolik plazmy lze do oněch kruhových trubek dostat - jako když nafukujete pneumatiku, dokud nepraskne. Tokamak tak umí vyrobit jen asi o 5 % více energie, než do něj přivedete. Princip CFR však je, že čím více má plazma tendenci se rozpínat mezi elektromagnety, tím více na ni elektromagnety tlačí. Tím ji stále udržují v požadovaném tvaru a zvyšují její tlak. Ve výsledku má zvládnout vyrobit o 100 % energie více, než spotřebuje - tedy například na výrobu 100 megawattů spotřebuje 50 MW a zbylých 50 MW je elektřina, kterou můžete prodat.

To také znamená, že pokud potřebujete jen málo výkonu, řekněme 500 kW (neboli 670 koní), můžete mít odpovídajícím způsobem menší reaktor. Dost možná tak není příliš daleko doba, kdy budou nejen lodě a ponorky využívat fúzní reaktory, stejně jako dnes využívají reaktory štěpné, ale jaderná fúze se dostane také do letadel či dokonce do automobilů. Fúzní reaktor o výkonu 100 MW, tedy schopný například zásobovat elektřinou 80 tisíc amerických domácností, má mít velikost asi 7 x 13 metrů.

Na rozdíl od konvenčních štěpných reaktorů v případě jaderné fúze nevzniká tolik radioaktivního odpadu. Deuterium a tritium sice jsou radioaktivní prvky, ale ohrožení pro zdraví lidí vzniká až při vyšších koncentracích, daleko nad množstvím, které reaktor CFR používá. Odpad se také nemusí ukládat tak složitě, jako z dnešních jaderných elektráren - podle McGuira jej lze třeba zakopat mělce pod poušť, podobně jako se dnes nakládá s lékařským odpadem. Paliva je také dostatek - deuterium se vyrábí z mořské vody, které je na světě spousta a tritium se dostává z lithia, které se dnes běžně těží. Také je tritia potřeba údajně jen velmi malé množství.

I když jsou jadernou fúzí poháněná auta ještě daleko a před výzkumníky ještě leží spousta překážek, vypadá to už jen na roky, ne dekády či staletí. McGuire nicméně říká, že by chtěli mít funkční prototyp fúzního reaktoru během pěti generací. Jedna generace jejich reaktoru má znamenat asi jeden rok práce, takže pokud vše půjde podle plánu, do konce desetiletí bychom se funkčního prototypu mohli dočkat.

Takto to vypadá uvnitř reaktoru. Obruče jsou zmíněné silné elektromagnety

Schéma funkce fúzního reaktoru Lockheedu

Zdroj: Aviation Week

Marek Bednář