Jadrová fúzia poháňaná laserom viac ako zdvojnásobuje energetický výstup

Výskumníci v americkom Národnom zapaľovacom zariadení (NIF) v Kalifornii dosiahli významný pokrok na ceste k využitiu jadrovej fúzie ako zdroja čistej energie. Ich experiment s fúziou poháňanou laserom viac ako zdvojnásobil čistý energetický výstup v porovnaní s experimentom z roku 2022. Vtedy sa v NIF po prvýkrát v histórii podarilo v kontrolovanej fúznej reakcii vygenerovať viac energie, než koľko jej bolo dodanej.

Najnovšie výsledky ukazujú nárast energetického výstupu z 3,15 megajoulov (MJ) v roku 2022 na pôsobivých 8,6 MJ. Podľa dostupných informácií tomuto maximálnemu výťažku predchádzali pokusy s výstupom 5,2 MJ a samotný výkon 8,6 MJ bol dosiahnutý pri dodaní približne 2,2 MJ energie laserov do cieľového paliva, čo predstavuje fyzikálny zisk (pomer výstupnej energie k energii dodanej do paliva) približne 3,9.

Pre porovnanie, siedmy úspešný experiment so zapálením z 23. februára 2025 priniesol pri vstupe 2,05 MJ výstup 5,0 MJ. NIF využíva metódu takzvaného inerciálneho udržania plazmy, pri ktorej extrémne výkonné lasery stlačia a zahrejú malú kapsulu s fúznym palivom na teploty a tlaky umožňujúce spustenie fúznej reakcie. Tieto výsledky sú vedeckým triumfom a potvrdzujú, že fyzikálne princípy inerciálnej fúzie fungujú a dajú sa škálovať. Avšak cesta k praktickej fúznej elektrárni je stále dlhá a plná výziev. 

Jedným z hlavných problémov je celková energetická bilancia systému. Lasery používané v NIF pochádzajú z 90. rokov minulého storočia a ich účinnosť je len okolo 0,5 %, zatiaľ čo moderné lasery by mohli dosahovať účinnosť až 20 %. Na to, aby lasery dodali do cieľového paliva spomínané približne 2 MJ energie, celý systém spotrebuje okolo 400 MJ elektrickej energie. To znamená, že hoci samotná fúzna reakcia v palive vyprodukuje viac energie, než koľko doň priamo vstúpilo z laserov, celkové zariadenie stále spotrebuje oveľa viac energie, než fúzia vygeneruje.

Pre dosiahnutie skutočnej energetickej návratnosti celého systému (tzv. wall-plug efficiency) by zariadenie so súčasnými lasermi muselo vyprodukovať okolo 300 MJ, alebo pri použití budúcich, oveľa účinnejších laserov, by stačilo možno 30 MJ. Pokrok v oblasti fúznej energie si teda vyžaduje úsilie na dvoch frontoch súčasne: zvyšovanie zisku energie priamo z fúznej reakcie v palive a dramatické zlepšenie účinnosti všetkých podporných systémov, najmä samotných laserov alebo iných budúcich driverov reakcie.

Budúce fúzne elektrárne budú musieť nielen replikovať a znásobiť výkon dosiahnutý v NIF, ale aj integrovať vysoko efektívne technológie. Postupný nárast výstupnej energie z 3,15 MJ na 5,0 MJ, potom na 5,2 MJ a teraz na 8,6 MJ ukazuje jasný iteračný pokrok, ktorý je typický pre vedecké a inžinierske objavy. Každý takýto krok buduje dôveru a poskytuje neoceniteľné dáta, no je dôležité si uvedomiť, že komerčné fúzne elektrárne sú pravdepodobne ešte desiatky rokov vzdialené. Tieto úspechy sú palivom pre ďalší výskum a investície, no neznamenajú, že fúzna energia je už za rohom.  

Zdroj: techcrunch.com.

^{Zdroj Foto: depositphotos.com.}