Čína se blíží k ovládnutí nekonečné čisté energie

Rušné město Šanghaj připomíná národní oslavy světoznámými světelnými show, které osvětlují mrakodrapy v zářivých barvách.

Právě zde vědci a inženýři nepřetržitě pracují na dalším velkém pokroku v globálních technologiích, od internetu 6G a pokročilé umělé inteligence až po robotiku nové generace. Právě zde také malý startup s názvem Energy Singularity pracuje na něčem mimořádném: energii z fúze.

Fúzní energie je energie vyráběná při jaderných fúzních reakcích. Je opakem štěpné reakce používané v dnešních jaderných reaktorech nebo atomových zbraních.

Jaderná fúze, proces, který pohání Slunce a další hvězdy, je na Zemi obtížné replikovat. Několik zemí jaderné fúze dosáhlo, ale udržet ji dostatečně dlouho pro reálné využití je stále obtížné.

Šanghaj v noci. Foto: New York Times

Řízená jaderná fúze uvolňuje přibližně 4 milionkrát více energie než spalování uhlí, ropy nebo plynu a 4krát více než štěpení, typ jaderné energie používaný dnes. Nebude včas vyvinuta, aby mohla bojovat proti změně klimatu v tomto desetiletí, ale mohla by být řešením budoucího oteplování.

Čínská vláda do projektu investuje peníze a odhaduje, že do fúze investuje 1 až 1,5 miliardy dolarů ročně, uvedl Jean Paul Allain, vedoucí Úřadu pro vědu o fúzi amerického ministerstva energetiky. Pro srovnání, americká vláda vynakládá ročně přibližně 800 milionů dolarů.

Soukromé společnosti v obou zemích jsou optimistické a předpokládají, že by mohly do poloviny 30. let 21. století přivést do sítě energii z fúze, a to i přes stále přetrvávající obrovské technické problémy.

Tokamak „umělé slunce“

Jaderná fúze je neuvěřitelně složitý proces, který zahrnuje stlačení dvou jader, která by se normálně navzájem odpuzovala. Jedním ze způsobů, jak toho dosáhnout, je zvýšit teplotu v tokamaku na 150 milionů stupňů Celsia, což je desetinásobek teploty slunečního jádra.

Když se jádra spojí, uvolní velké množství energie ve formě tepla, které pak může být využito k otáčení turbín a výrobě elektřiny.

Šanghajský startup Energy Singularity postavil vlastní tokamak za tři roky, rychleji než jakýkoli reaktor, jaký kdy byl postaven. Tokamak je neuvěřitelně složitý válcový nebo toroidní stroj, který ohřívá vodík na extrémně vysoké teploty a vytváří plazma, ve kterém probíhá jaderná fúze.

Plazma je uzavřena v tokamaku společnosti Energy Singularity během experimentu. Foto: Energy Singularity

Společnost Energy Singularity získala soukromé investice ve výši více než 112 milionů dolarů a také dosáhla světového prvenství: současný tokamak společnosti je jediným tokamakem, který v plazmových experimentech využívá pokročilé magnety.

Tyto magnety, nazývané vysokoteplotní supravodiče, jsou silnější než měděné magnety používané ve starších tokamacích, což umožňuje menším tokamakům generovat stejné množství energie z fúze jako větším tokamakům a lépe zadržovat plazma.

Společnost uvedla, že plánuje do roku 2027 postavit tokamak druhé generace, aby demonstrovala komerčně životaschopnost své metody, a očekává, že do roku 2035 bude mít k dispozici zařízení třetí generace, které bude schopno dodávat energii do sítě.

Díky penězům, které Čína investuje do výzkumu, se koncept tokamaku rychle rozvíjí. Čínský tokamak EAST v Che-fej udržel plazma stabilní na 70 milionech stupňů Celsia, což je pětkrát teplejší než jádro Slunce, po dobu více než 17 minut, což je světový rekord a neuvěřitelný průlom.

Laserová technologie

Zatímco Čína závodí s tokamaky, USA nacházejí výhodu v jiné technologii: laserech.

Koncem roku 2022 vědci z Národní laboratoře Lawrence Livermore v Kalifornii vypálili téměř 200 laserů do válce obsahujícího palivovou kapsli o velikosti pepře, což byl první úspěšný experiment na světě k výrobě čisté energie z fúze. Energie uvolněná během procesu byla větší než energie použitá k ohřevu kapsle.

Část laserového systému v Národní laboratoři Lawrence Livermora, kde vědci úspěšně „zapálili“ fúzní reakci. Foto: Damien Jemison

Stále existuje mnoho dalších způsobů, jak dosáhnout jaderné fúze, a USA sází na různé technologie.

„Může existovat více než jeden způsob, a my přesně nevíme, který je nejlepší“, jak přistupovat k energii z fúze, uvedla Melanie Windridgeová, fyzička plazmatu ve Spojeném království. Dodala, že to bude z dlouhodobého hlediska záviset na nákladech a dalších faktorech, ale trvala na tom, že tokamak je nejlépe prozkoumaným konceptem.

Zatímco čínská vláda investuje do fúze, Spojené státy přilákaly více soukromých investic. Celosvětově soukromý sektor v posledních třech až čtyřech letech utratil za fúzi 7 miliard dolarů, přičemž asi 80 procent z nich pochází od amerických společností, uvádí Allain.

Pokud ale čínská vláda bude i nadále investovat více než 1 bilion dolarů ročně, mohlo by toto číslo brzy překonat výdaje USA, a to i v soukromém sektoru.

A pokud se tyto investice vyplatí, barevné oslavy v Šanghaji dají Číně zcela nový vzhled.

Hoai Phuong (podle CNN)

Zdroj: https://www.congluan.vn/trung-quoc-tien-gan-den-viec-lam-chu-nguon-nang-luong-sach-vo-tan-post313167.html