Plazmová centrifuga mění pravidla hry: Zefektivní jadernou fúzi a nabídne čistší palivo

Společnost Marathon Fusion oznámila průlom v plazmové fyzice, který by mohl vyřešit dvě zásadní inženýrské překážky pro komerční jadernou fúzi. Úspěšně oddělila izotopy vodíku a lithia pomocí specializované plazmové centrifugy.

Společnost Marathon Fusion oznámila průlom v plazmové fyzice, který by mohl vyřešit dvě zásadní inženýrské překážky pro komerční jadernou fúzi. Úspěšně oddělila izotopy vodíku a lithia pomocí specializované plazmové centrifugy. Tento úspěch dokazuje, že jediná elektromagnetická metoda dokáže zvládnout jak recyklaci vyhořelého paliva, tak obohacování surovin pro budoucí fúzní elektrárny.

Komerční fúzní elektrárny se snaží vyrábět energii fúzí dvou těžkých forem vodíku, deuteria a tritia, uvnitř magnetické komory. Palivový cyklus však čelí dvěma hlavním problémům: reaktory spotřebují jen malou část tritia v každém cyklu, což vytváří velký proud nespáleného radioaktivního odpadu, který je třeba rychle vyčistit a získat zpět. Navíc tritium se v přírodě nevyskytuje ve významném množství, takže reaktory si musí palivo vyrábět bombardováním lithiových obalů neutrony. Konvenční plynové centrifugy, které používají mechanické rotory, musí k oddělení lehkých plynů, jako je vodík, dosahovat extrémních rychlostí, což je fyzicky omezující.

Plazmová centrifuga tyto fyzické bariéry překonává. Když se uvnitř komory kříží elektrické a magnetické síly, pohánějí nabité plazmové částice do vysokorychlostní rotace nadzvukovou rychlostí. Zařízení Marathon Fusion pracuje v částečně ionizovaném stavu, kde jen část plynu nese elektrický náboj. Tyto nabité částice se srážejí s neutrálními atomy a vtahují celou plynnou směs do rychlé rotace. Odstředivá síla vrhá těžší izotopy ven ke stěně nádoby, zatímco lehčí izotopy zůstávají v centrálním jádru. Tento design se vyhýbá problémům s extrémním teplem, které poškozovaly dřívější plazmové separátory.

Při použití na výfukové potrubí reaktoru zařízení provádí diferenciální čerpání, odděluje těžší deuterium a tritium od heliového odpadu a lehčích nečistot protia, než plyn vstoupí do následných zpracovatelských zařízení. Tím se snižuje celkový objem zařízení pro zpracování paliva o více než devadesát procent a výrazně se zmenšuje množství nebezpečného radioaktivního tritia, které musí elektrárna skladovat. Stejný mechanismus zpracovává lithium pro chladicí systémy reaktorů a množivé obálky. Obohacené lithium-6 je potřeba pro výrobu čerstvého tritia, zatímco lithium-7 pro chlazení štěpných systémů.

Většina globální nabídky obohaceného lithia v současnosti závisí na starším chemickém procesu v Číně a Rusku, který používá velké objemy toxické rtuti. Plazmová centrifuga nabízí suchou, nechemickou alternativu, která zcela eliminuje manipulaci se rtutí. Experimentální měření z testovacích provozů hardwaru se shodovala s předpověďmi počítačových modelů společnosti. S podporou financování od amerického ministerstva energetiky inženýři nyní vyvíjejí vícestupňové konfigurace systému. Tým plánuje vybudovat komerční pilotní zařízení pro dodávky obohacených izotopů pro budoucí fúzní instalace v síťovém měřítku.