Jak stroj Z společnosti Sandia National Laboratory generuje teplo teplejší než hvězda pro jadernou fúzi
Na tohle video se musím podívat dvakrát. Možná i třikrát. Co je to vlastně ta spleť kabelů? Ačkoli to vypadá jako svazek drátů, struktura je obrovská – velká asi jako tělocvična. V laboratoři v Novém Mexiku toto zařízení funguje jako pekelný stroj. Teplota přesahuje 2 miliardy stupňů. To je rozhodně teplo světové třídy. Dokonce i jádro Slunce, nejžhavější hvězdy, kterou známe, vyzařuje jen asi 16 milionů stupňů. Vůz Z jde mnohem dále.
Sandia National Laboratories nevytvořila stroj Z, aby překonala Guinnessovy světové rekordy. Cíle jsou reálné. Vědci testují, zda by toto experimentální zařízení mohlo být v budoucnu užitečné pro výrobu elektřiny. Vyvíjejí technologie jaderné fúze.
Za tímto účelem prošli drátěným pletivem elektrický proud o síle 20 milionů ampér a nasměrovali jej na částice plazmy. Tyto částice jsou elektricky nabité a menší než atomy. Během zlomku vteřiny jimi procházející proud odpovídá výkonu 10 000 generátorů elektráren. Každý generátor může poskytnout světlo pro 500 000 žárovek. Hustota energie je úžasná.
Při srážce velkého množství urychlených elektronů s plazmatem jsou částice stlačeny na velikost tužkového bodu. Prostor je tak malý, že se částice nemohou volně pohybovat. Svou energii uvolňují ve formě tepla. Komprese vytváří plazmový stav, ve kterém jsou atomy zbaveny svých elektronů. Tento stav umožňuje uvolnění kolosální tepelné energie.
Samotné výzkumníky překvapila dosažená teplota. Účet za elektřinu pro tuto laboratoř by mohl rodiče zruinovat, pokud by museli platit účty. Ale za biliontinu sekundy experiment vyprodukoval čtyřikrát více energie, než vědci původně vynaložili.
“Za biliontinu sekundy tento experiment vyprodukoval čtyřikrát více energie, než vědci původně použili.”
Toto zvýšení energie je významným úspěchem. Ukazuje, že stroj Z dokáže vytvořit nezbytné podmínky pro termojadernou fúzi. Jaderná fúze je proces, který pohání hvězdy. Lehčí atomová jádra se spojí a vytvoří těžší atomová jádra. Tento proces uvolňuje obrovské množství energie. Neprodukuje radioaktivní odpad s dlouhou životností. Nabízí čistý a téměř nevyčerpatelný zdroj energie.
Stroj Z používá techniku zvanou Z-pinch. Stlačuje plazma pomocí magnetických polí. Magnetický tlak způsobuje, že se plazma smršťuje dovnitř. Tato vnitřní komprese zvyšuje hustotu a teplotu. Cílem je dosáhnout zapálení. Vznícení znamená, že termonukleární reakci lze udržet bez vnějšího vlivu. Vůz Z se přiblížil. To ukazuje, že fyzika vysoké hustoty energie je možná.
Důsledky pro výrobu energie jsou hluboké. Pokud vědci dokážou důsledně reprodukovat tento výsledek, mohlo by to otevřít nové způsoby výroby elektřiny. Stávající technologie vyžadují obrovské množství elektřiny. Samotný Z stroj také spotřebovává značnou energii. Ale nárůst čisté energie ukazuje, že fyzika funguje. Inženýrská výzva zůstává náročná. Převést to na komerční elektrárnu je obtížné. Materiály musí odolávat extrémnímu teplu. Magnety musí odolat obrovským proudům.
Překvapení z výroby energie zdůrazňuje, kolik se toho o plazmatu ještě musíme naučit. Mysleli jsme si, že známe hranice. Mýlili jsme se. Plazma se chovala lépe, než se očekávalo. Drželo pohromadě dost dlouho, aby uvolnilo více energie, než bylo vynaloženo. Je to víc než jen číslo. Toto je důkaz konceptu.
