Stroje MHD
Tyto stroje, které nás zachrání nebo zničí
- června 2006
Chci vám vyprávět příběh, který se právě psal před našima očima. Něco se právě narodilo, začalo křičet v tajemných hloubkách Z-mašiny v Sandii, laboratoři v Novém Mexiku. Dítě vykřiklo poprvé v květnu 2005. Vystoupilo najednou z bezvědomí.
Padesát let lidé honí iluze jaderné fúze. Zatímco démon rozdělení byl relativně snadno ovládnut – v počátku čtyřicátých let, kdy se narodila první atomová bomba, která explodovala v Alamogordo, USA
Výbuch první atomové bomby v Alamogordo
druhé dítě lidstva, prometejské dítě, se objevilo pouze jako dítě prvního. Jakmile lidé zjistili, že mohou uvolnit obrovskou energii skrytou v samotné hmotě, začali přemýšlet o reakcích, které nejsou rozdělením, ale fúzí.
Na počátku byli „atomisté“, později nazývaní „jaderní fyzici“, jednoduše chemici (jako objevitel atomu, Novozélanďan Ernest Rutherford). Pro chemika je rozdělení jen reakce rozkladu, silně exoenergetické, využívající auto-katalytický proces. Uran 235 čeká jen na rozpad na fragmenty s přibližně stejnou hmotností, přičemž při tom uvolňuje několik neutronů. Ti pak, když zasáhnou sousední jádra, vyvolají požár „řetězové reakce“, podmíněný tím, že množství atomů je dostatečné, aby tyto neutrony mohly narazit na jiné jádro 235. Místo kritické hmotnosti bychom měli mluvit o kritickém objemu. Viz
http://www.savoir-sans-frontieres.com/JPP/telechargeables/Francais/energetiquement_votre.htm
Po využití nestability uranu 235, který se v přírodě vyskytuje jen v stopových množstvích (0,7 %) v rudy uranu 238, lidé využili také nestabilitu plutonia 239, prvku, který v přírodě neexistuje, ale může být vyrobený tím, že se uran 238 zahře na „rychlý neutron“, uvolněný při rozpadu U235. Plutonium je také „rozdělitelné“, má „kritickou hmotnost“ a je vhodné pro výrobu bomb. Tato druhá bomba byla „experimentálně“ otestována v Nagasaki, Japonsko.
Z pohledu chemika vypadala fúze mnohem více jako běžné chemické reakce, které známe. Vlevo produkty reakce. Vpravo výsledek dané reakce. Schématicky
A spojené s B dávají C plus energii
Nejnižší teplota, při které probíhá fúze, je u dvou izotopů vodíku: deuteria a tritia (tvořících tzv. těžký vodík), druhý z nich má nevýhodu být nestabilní, „radioaktivní“ (poločas rozpadu: 12 let). Tato teplota je sto milionů stupňů. Američané se pokusili tuto reakci spustit pomocí rentgenového záření vytvořeného explozí jaderné bomby, jednoduše umístění směsi deuterium-tritium „vedle“ jaderné bomby typu „A“. Tento experiment dostal název „Greenhouse“, „skleník“. Vodík měl nevýhodu být v kondenzované, kapalné formě, tedy při velmi nízké teplotě. S rozsáhlou pomocnou zařízení pro kryogeniku byla tato první „vodíková bomba“ proto nebyla provozuschopná.
Existovala druhá reakce, která umožňovala použít výbušninu ve pevné formě: hydrid lithia LiH. Ale teplota, kterou bylo třeba dosáhnout, byla pětkrát vyšší: 500 milionů stupňů místo sto milionů. V Rusku měl mladý Andrej Sacharov nápad umístit malou jadernou bombu do středu elipsoidu tvaru protáhlého vejce, obalu s dutou skořepinou sloužící jako odrazová plocha pro rentgenové záření. Všichni optici světa to věděli už po staletí. Umístění zdroje záření do prvního ohniska této elipsoidní odrazové plochy soustředí záření do druhého ohniska. Stačilo tedy tam umístit konec nálože hydridu lithia ve tvaru „cukrového pečiva“.
&&&
Sacharov-Teller-Ulam
Ve Spojených státech dva mladí vědci židovského původu, první z Ukrajiny, Stanislaw Ulam:
Stanislaw Ulam
druhý z Maďarska, Edward Teller, měli současně stejnou myšlenku, kterou anglosaský svět označil jako „technically sweet“.
Edward Teller v roce 1958, který sloužil jako model pro postavu „Dr. Strangelove“ a který občas nazýval vodíkovou bombu „my baby“ („můj brouk“)
(Pro zájemce uvedeme jen pro paměť: smysl vtipu některých vědců, kteří psali knihy o vzniku takových zbraní, je poněkud pochybný. Jeden z nich, Antoine Schwerer, dal svému vlastnímu dílu název „Auprès de ma bombe“ („U mé bomby“), vydanému roku 1990 (120 stran))
Antoine Schwerer: „U mé bomby“ ....
Američané si nejprve vybrali experimentovat s vodíkovou bombou pracující při 100 milionech stupňů s deuterium-tritiovou směsí. Ale k velké překvapení všech Sověti tento krok přeskočili díky výpočtům Andreje Sacharova a použili první „suchou bombu“, jejíž nálož byla ve pevné formě: hydrid lithia. Tato bomba byla tedy okamžitě provozuschopná. Tento náhlý pokrok sil „západního bloku“ dal znamení pro neuvěřitelnou závistnou zbrojní soutěž.
V tomto okamžiku čtenář musí pamatovat na tento „zázračný směs“ Lithium6 + Hydrogen1, který vytváří dvě jádra Helia4 a .. žádné neutrony. Tato „vodíková bomba“ je tedy „neznečišťující“. Bohužel, pokud by někdy lidé na Zemi utrpěli její účinky, neměli by pravděpodobně čas si užít tohoto efektu. Pokud jsou „vodíkové bomby“ tak „znečišťující“, je to hlavně kvůli náloži rozdělení, která slouží jako výbušná zápalka, a „aktivaci“ odrazové plochy z „oříškového uranu“, tvořeného uranem 238. Ten, když absorbuje neutron uvolněný při fúzi, se mění na plutonium 239, které se opět rozpadá. Dostáváme tak nejhorší zbraně, které kdy vynalezla lidská mysl – bombu „FFF“ (rozpad-fúze-rozdělení), nejbohatší na radioaktivní srážky.
Zatímco vojáci pracovali na svých bombách, civilisté se pokoušeli zapálit směs deuterium-tritium v uzavřených komorách tvaru toroidu, tzv. „tokamaky“, vynalezené ruským Artsimovičem (tyto Rusové jsou opravdu velmi vynalézaví, rozhodně ...).
Většina čtenářů už zná schéma takových strojů, kde směs plynu zahřátá na velmi vysokou teplotu je „magneticky uzavřena“, tedy v jádru cívky tvaru toru (nebo dnes přesněji tvar písmene „D“, otáčející se kolem osy). Tato myšlenka je srdcem této katedrály pro inženýry, která nosí název ITER.
Stroj ITER
Na obrázku výše je vidět v řezu uzavřená komora rotující kolem osy, obklopená všemi svými periferními zařízeními. Tento stroj bude následovat na francouzském území Cadarache jiný podobný stroj „Tore-Supra“, který byl zahájen před čtvrt stoletím:
Tore Supra
Vnitřek Tore-Supra
Tento první francouzský stroj, jehož stavba začala před čtvrt stoletím, neplnil své sliby. Na obrázku výše je však vidět mnoho přístrojů, kterými se snaží dosáhnout vysoké teploty plazmatu a různé způsoby, jak do této toroidní komory dodávat energii (mikrovlny, „svazky neutronů“ apod.). První konkrétní výsledek byl nakonec dosažen na anglickém stroji umístěném v Culhamu, „JET“ (Joint European Torus).
Anglický stroj JET, 12 metrů vysoký
Objem uzavřeného plazmatu se pohybuje mezi 80 až 100 metry krychlovými. V roce 1997 pracoval tokamak v Culhamu po ... jednu sekundu.
Vnitřek JET
Tento výsledek, považovaný za „velmi povzbuzující“, vedl vědce a inženýry k návrhu přechodu na vyšší úroveň – návrhu projektu ITER s ještě většími rozměry.
Proč tato závistná soutěž o velikost?
Takové plazma se chladí zářením. Vnější povrch je emisní, právě tam dochází k úniku tepla. Tento úbytek roste s plochou plazmatu, tedy s druhou mocninou charakteristického rozměru stroje, řekněme jeho průměru, zatímco množství energie uvnitř tohoto plazmatu roste s jeho objemem, tedy s třetí mocninou průměru. Pokud má takový stroj tendenci se chladit zářením, zvětšení jeho rozměrů minimalizuje tento efekt.
Nakonec... všechno je relativní. JET pracoval jen jednu krátkou sekundu a pak se uhasil jako stará kotelna, prostě kvůli tomuto zářivému ochlazování. Proč tento jev tak rychle převládne nad energií uvolněnou samotnou fúzí? Protože uzavření stěnami, svěřené magnetickému poli, je jen nedokonalé. Rychlé částice se dostávají „mezi sítě tohoto pláště“ a narážejí na pevné stěny stroje. Při tom odtrhávají jádra patřící této pevné obálce, včetně kovových jader, která se okamžitě ionizují a smísí se s plazmatem fúze. Tam tyto jádra interagují s volnými elektrony bremstrahlungem, „zpomalením záření“. Zkreslují dráhu lehkých elektronů a způsobují emisi záření. „Plyn elektronů“ se chladí. Tímto způsobem chladí směs fúze deuterium-tritium. Jakmile teplota klesne pod ty fatální sto milionů stupňů, stroj se uhasí a zhasne hloupě. Tento jev je tím nepříjemnější, že zářivé ochlazování roste s druhou mocninou elektrického náboje těžkých iontů odtržených od stěny.
JET se takto uhasil po jedné sekundě provozu. ITER bude mít stejný osud. Je navržen pro provoz pět minut, ale vše nasvědčuje tomu, že tento provoz nepřekročí desítky sekund. V současnosti neexistuje žádný provozní systém, který by umožnil ochránit plazma před znečištěním a zářivým ochlazováním „kotle“. Řešení zmíněná v tisku jsou jen podmíněná. Tyto technické návrhy nejsou vůbec dostupné pro běžného čtenáře. Diskuze se dá shrnout takto:
- Lidé potřebují energii. Jaderná energie ji poskytuje, s výjimkou výroby radioaktivních odpadů, které jsou velmi nepříjemné, to připouštíme. Fúze je budoucnost. Ale cesta bude dlouhá. ITER nebude dosahovat plného výkonu až za dvacet let a pak ....
A pak co? Budeme si to zase dát zdarma? Do té doby najdeme způsob, jak vyčistit monstra z jeho vrozených vad? Bude teplota schopna se udržet po plánovaný čas, nebo nám řeknou, že „aby to fungovalo, bylo by třeba navrhnout ještě větší stroj“, s novým voláním na daňového poplatníka? A co s pomocnými strukturami aktivovanými silným zářením neutronů o energii 14 megaelektronvoltů? Jak předvídat mechanickou odolnost obrovského supravodivého magnetu, který Gilles de Gennes označil jako křehký, vzhledem k tomuto nevyhnutelnému záření? Co by se stalo, kdyby tato mechanická odolnost náhle byla poškozena a přeměnila by tento objekt na fantastickou explozi schopnou rozptýlit do přírody významné množství radioaktivního tritia?
Tyto otázky nevidíte nikde, protože ITER není navržen tak, aby fungoval ... dlouho, dostatečně dlouho, aby se jeho supravodivé magnetické systémy nezhoršily. Když přejdeme k „super-ITER“, za 25 let, bude vždy čas se zabývat tímto ... novým problémem.
Jak by řekl doktor Pangloss, jaká je dostačující příčina takových faraónských projektů? Držíme se jich proto, že potřeba energie planety se zdá být nekonečná. Její růst je úžasný, exponenciální. Zemní olej se vyčerpává. Některé země, jako USA, mají velké zásoby ... uhlí, ale to má pak modrý pruh znečištění. Po Charybde, Skylla.
„Alternativní řešení“ nejsou podle všeho dostatečná, jako větrné, sluneční, přílivové nebo geotermální energie. „Návratnost investic“ se zdá být nedostatečná vzhledem k lidským potřebám. Takže jaderná energie „působí jako menší zlo“. To je postoj Claude Allègrea, našeho bývalého ministra, moderního technologického Panglosse, který tvrdí, že „vše je nejlepší možné v nejlepším možném jádře“.
„Dekrescence“ je řešení pro bohaté země. Není to tím, že budeme jet na oleji z kukuřice, osvětlovat se žárovkami 25 wattů, jezdit na kolech a ohřívat vodu ve vaně slunečními panely, vybavit naše záchody dvouúrovňovými nádržemi, což nám umožní dosáhnout úrovně světových potřeb. To má skvělý záměr, ale jakkoliv se k problému podíváme, je to nedostatečné, jen sen pro bohaté děti.
Situace se zdá být tak kritická, že mnoho zemí zvažuje přechod na jadernou energii (situace, která je hrdostí tolika francouzských úředníků). Závistná soutěž o fúzi prostřednictvím tak problematických strojů jako ITER odhaluje hloubku zdravotního stavu. Je tak hluboká, že se uvažuje o výrobních řetězec, jejichž rentabilita není známa a ani nevíme, zda se vůbec někdy objeví. Ale až do května 2005 byla odpověď vždy stejná:
*- Máte něco jiného navrhnout? *
Jaderná energie jinak. Neznečišťující fúze, bez radioaktivity.
Celkově jaderná energie je děsivá perspektiva. Znamená pohřbení tisíců tun nebezpečných radioaktivních produktů s životností .. nekonečnou v měřítku našich krátkých lidských životů. Od havárií Three Mile Island a Černobylu víme, že jaderné reaktory jsou nebezpečné, že mohou znečistit obrovské území, kde budou vyrůstat děti s poškozenými orgány, kde se u mnoha lidí vyvine rakovina. Kde najít tuto magickou energii, kterou nám příroda poskytuje v obrovském množství a která neznečišťuje naše okolí, neohrožuje naše existence?
Zcela úžasně, tyto řešení existují už půl století. První z nich je přesně ta, která slouží jako výchozí bod pro to, co jsme nazvali „vodíková bomba“: řetězec lithia – vodík. Připomeňme si reakci fúze:
Lithium7 + Vodík1 ----> dvě jádra Helia4 a .. žádné neutrony
Jediný nevýhoda: je třeba teplota 500 milionů stupňů, pětkrát vyšší než ta, kterou jsme úspěšně vytvořili po dobu jedné sekundy v tokamaku v Culhamu. Existuje jiná:
Bor11 + Vodík1 ----> tři jádra Helia4 a .. žádné neutrony
Tentokrát je třeba zahřát směs na neuvěřitelnou teplotu *miliardu stupňů Kelvina, tedy miliardu stupňů! *. Dvakrát teplota, která panuje v jádru vodíkové bomby, kterou právě zapálili, padesátkrát vyšší než teplota, která panuje ... v jádru Slunce.
Ano, mnoho čtenářů to neví, hvězdy nemají rekordní teplotu. Proč? Jednoduše proto, že pokud by teplota Slunce dosáhla sto milionů stupňů nebo více, nebyla by to už klidná kotelna, hrnce, který vaří, ale ... bomba. Velmi vysoké teploty najdeme ve vesmíru v „supernovách“, což jsou hvězdy, které explodují. Po relativně klidném fungování s teplotami velmi blízkými této výše náhle ztratí palivo (za několik dní!). Zhroutí se pak jako sférické závěsy na sebe. Přesněji na jejich „popel“, konkrétně jádro železa, jehož atomy vytvořené reakcemi fúze jednoduše klesly do středu hvězdy pod vlivem gravitace.
Hvězda se zhroutí na sebe rychlostí dosahující stovek tisíc kilometrů za sekundu. Tato kinetická energie se náhle promění v teplotu a tato obrovská energie vyprodukuje těžké prvky Mendělejevovy tabulky, atomy, z nichž jsme vytvořeni vy, já, olovo z mé tuhy, uran z reaktoru, který právě dodává elektřinu, která napájí můj počítač.
Ve vesmíru existují i jiné velmi exoenergetické zdroje: kvazary. V tomto případě se hmota vodíku, nestabilní, shromažďuje ve středu galaxie. Kinetická energie, kterou získaly atomy, se promění na teplo a tato hmota se pak promění v obrovskou vodíkovou bombu, větší než celý sluneční systém, která během krátkého okamžiku vyprodukuje tolik energie, kolik má celá galaxie. Shromažďováním magnetických čar galaktického pole se tento systém promění v obrovský urychlovač částic, který pak vysílá jádra rychlostmi blízkými rychlosti světla ve dvou protilehlých paprscích spojených s tímto „magnetickým dipólem“.
Kromě extrémních jevů je teplota dosažená v našich vodíkových bombách (500 milionů stupňů) nejvyšší, která panuje ve celém ... slunečním systému a dokonce i na několik světelných let daleko. Můžeme se tím tedy s oprávněnou hrdostí moci.
V květnu 2005 byl tento rekord náhle překonán zcela neočekávaně, úžasně. Je třeba sledovat tento vývoj, který se vyvíjí k objevu, který považuji za stejně důležitý jako ... objev ohně, z důvodu jeho nevyhnutelných důsledků.
Zhrňme si. Co je tokamak, co je stroj v Culhamu, co je ITER?
Jsou to kotle, pracující v spojitém režimu, s všemi nevýhodami, které to může přinést.
ITER je parní stroj třetího tisíciletí.
Jak funguje parní stroj?
Uvažujme například lokomotivu. Na začátku je zdroj tepla, v tomto případě uhlí. Hoří se spojením s kyslíkem vzduchu. Máme pak výměník, tvořený rozsáhlou sítí trubek, kde proudí pára v uzavřeném obvodu. Spaliny ohřívají tuto páru a tvoří „teplý zdroj“ tohoto systému. Vyšší teplota znamená vyšší tlak. Tato pára je posílána do válců, kde „pracuje“, dodává energii – v tomto případě mechanickou. Pokud by tento parní stroj byl spojen s generátorem, vyrobil by pak elektrickou energii.
V modernějších tepelných elektrárnách se spaluje ropné nebo uhlí (oba jsou uhlovodíky, vzniklé z ekonomiky, kterou světové rostliny vytvořily během stovek tisíc let). Systém pístů byl opuštěn ve prospěch plynové turbíny, která má lepší účinnost. Všimněte si, že jsme přesně sledovali stejný vývoj i v letectví, kde naše moderní „motorové reakce“ jsou navrženy podle modelu turbíny. Odpadli jsme z antického systému motorů s písty, které poháněly vrtule. Ale co pohání tyto turbíny na našich Airbusech? Výkonnější, kryté vrtule, které se nazývají „dmychadla“. Příště, když budete cestovat letadlem, mrkněte na tyto složitější pohon.
ITER nebude nic jiného než jiný druh tepelné elektrárny. Zdroj energie: fúze, s nevýhodami, odpady, aktivace struktur, rizika, různé problémy, náklady na provoz. Opět výměník dodávající ... páru, která pohání plynovou turbínu, spojenou s alternátorem. Kromě zdroje energie je to velmi pokročilá technologie koncem průmyslové revoluce.
Proč naše auta nejsou navržena přímo podle parních lokomotiv? Všimněte si, že první automobilový stroj, fardier Cugnot, byl parní stroj.
Fardier Cugnot (2 km/h v roce 1771)
Fardier je vozidlo s nízkými koly určené pro přepravu velkých zátěží. Cílem byl již v té době vojenský účel (už také!), myšlenka Cugnota spočívala v dopravě kanónů. Pokud budete číst osudy tohoto objevu, zjistíte stejně bez zlomyslnosti budoucnost ITER prostým přenesením.
První letectví světa je z principu založeno na zařízení vynalezeném Francouzem Clémentem Aderem, „Eole“, které je dnes viditelné v Conservatoire des Arts et Métiers v Paříži.
Eole Clément Ader (1890)
Ader se inspiroval křídly netopýra. Uprostřed trupu je vidět místo, kde seděl pilot, sedící na podlaze letadla a ovládal stroj s dvojicí vrtulí, které jeho vynálezce okamžitě nazval „letadlo“ (slovo pochází z toho). Jedno z Aderových zařízení se zdálo vystoupit do výšky 20 centimetrů na padesát metrů. Tyto výzkumy byly financovány vojenskými orgány (opět!). Skutečnost, že tyto výsledky, zařazené jako „tajné“, nebyly zveřejněny až v roce 1990, sto let později (když archivy z Satory padly do veřejného vlastnictví), způsobila, že Francouzi měli obtíže s tvrzením přednosti oproti úspěchu bratrů Wrightů, kteří prováděli první let těžší než vzduch.
Zřejmě naše auta nepůsobí párou. Musí být nějaký dostatečný důvod pro takový vývoj. Co se stalo?
Motor s výbuchem jednoduše vyhnal motor, jehož „tepelný generátor pracoval spojitě“. Slovo „výbuch“ je vlastně nevhodné, pokud neoznačíme jako výbuch velmi rychlý hoření. V „motorech s výbuchem“ se naopak snažíme zabránit vzniku „vln tlaku“, smícháním benzinu s látkami „proti výbuchu“.
V těchto motorech s velmi rychlým hořením se palivo, smíšené s vzduchem, uvolní svou energii co nejrychleji a při relativně vysoké teplotě, která je dosažena až na konci komprese. Chlazení ocelovým obalem a chlazení vodou umožňuje udržet celku dostatečně nízkou teplotu pro dobré mechanické zajištění. U benzinových motorů je hoření iniciováno jiskrou vznikající na svíčce. U dieselových motorů je teplota dosažená na konci komprese dostatečná, aby směs paliva a vzduchu reagovala samostatně a zapálila se samo.
Směs hoří. Její teplota a tlak stoupají. To tlačí píst, pohání hřídel, uvolňuje energii, zda jde o motorizaci vozidla nebo výrobu elektrické energie (generátor). Část energie je uložena ve setrvačníku a bude sloužit k následné kompresi. Dostáváme schéma:
- přívod palivové směsi (nafta) a spalovacího vzduchu (vzduch), tedy „reakční směsi“ – komprese – expanze a výroba energie – vedlejší čas umožňující odstranění spalin, stále s energií uloženou ve setrvačníku.
Co se vědcům, kteří se zabývají fúzí „impulzní“ (na rozdíl od spojité fúze, kterou cílí stroje jako ITER), zaměřuje?
*Na „dvoučasové (nebo čtyřičasové) fúzi“. *
Princip:
1 – Přívod reakční směsi 2 – Kompresce (elektromagnetická, energie je dodávána systémem schopným uchovávat elektrickou energii) 3 – Fúze s uvolněním energie 4 – Expanze produktů reakce prostřednictvím jednoduchého zvýšení teploty a tlaku 5 – Využití této energie pomocí indukčního MHD generátoru 6 – Nakonec opětovné nastavení systému, což zahrnuje uchování části vytvořené elektrické energie, odstranění produktů reakce a znovu umístění exoenergetické směsi.
V tomto schématu bylo mnoho prvků již dlouho ovládáno. Konkrétně od padesátých let. Například fáze 5. Co je „indukční MHD generátor“? Je to jednoduchá cívka, uvnitř které se pohybuje magnetické pole B. Fúze vytvoří plazma při velmi vysoké teplotě. 100 milionů stupňů, pokud stroj pracuje s deuterium-tritiovou směsí (izotopy vodíku, z nichž jeden je radioaktivní, s periodou 12 let a s nevýhodou výroby neutronů o energii 14 MeV, které aktivují struktury). 500 milionů stupňů, pokud pracujeme s lithiovou vodíkovou směsí (lehká). Miliarda stupňů, pokud pracujeme s borovou vodíkovou směsí (lehká).
Až do jara 2005 se tyto dvě poslední teploty zdály být fikcí, nebo jak říkal oblíbený výraz novináře v leteckém průmyslu s nejistou znalostí fyziky, „technologickým bludem“.
Ve všech třech případech vzniká plazma helia, jehož jádra jsou elektricky nabitá. Toto plazma je úplně ionizované. Použitím „výmluvného slova“ řekneme, že toto plazma pracuje s „velmi vysokým magnetickým Reynoldsovým číslem“.
V tokamacích je to stejné. V tomto případě bylo magnetické pole navrženo a dimenzováno tak, aby úspěšně odolalo rozšíření, difuzi plazmatu pod vlivem jeho vlastního tlaku. Zde je magnetické pole „prohrálo“ a „ztratilo půdu“. Plazma fúze může se uvolnit a ochladit tak, že na konci této expanze se helia deionizuje. „Kompresce magnetického pole“ je synonymem pro indukovaný proud v solenoidu a právě ve formě tohoto proudu se projeví elektrická energie vyprodukovaná strojem. Můžeme využít zbytkové teplo, které má minimální přínos, pomocí „tepelného stroje“. Nakonec můžeme použít produkt reakce k naplnění řízených balonů, které mají výhodu nehořlavosti. Helium, které před vývojem takové techniky zůstávalo velmi drahým produktem (převážně vyráběným ve Spojených státech z hornin), by pak našlo mnoho technologických aplikací. Je to lehký plyn. Stlačené může tvořit neexplodující zásobník energie pro motorizaci. Díky vysoké tepelné vodivosti najde mnoho technologických, dokonce i domácích aplikací. Helium má výhody vodíku, ale bez jeho nebezpečnosti.
V tokamaku funguje magnetické pole jako „neviditelná komora zajišťující uzavření plazmatu“. V indukčním generátoru hraje stejné magnetické pole roli „neviditelného pístu“, celý systém tvoří elektrický generátor dodávající střídavý proud bez pohyblivých částí s výbornou účinností (90 %).
To je jen článek na povzbuzení, nebudu se zabývat technickými detaily, což by mě nutilo začít podrobné zavedení do fyziky plazmatu a MHD (obor opuštěný ve Francii už 30 let, jak každý ví, takže když ti, kdo jsou pověřeni pokusit se o jeho obnovení, odjedou do Ruska, jednoho z hlavních center MHD na mezinárodní úrovni, „neví, jaké otázky položit“).
V průmyslové instalaci si okamžitě pomyslíme na kondenzátory jako systém uchování energie. Je to systém, který je základem Z-mašiny v Sandii.
Z-mašina v Sandii, Nový Mexiko
Průměr: 33 metrů. Funkce jako „elektromagnetický kompresor“. Detail: Tento stroj byl na začátku vůbec nevytvářen jako generátor energie, ani jako stroj, kde by se hledaly velmi vysoké teploty schopné vést k krátkodobé „inerciální fúzi“ na konci komprese. Tento stroj měl jednoduše vojenský účel. Byl navržen jako generátor rentgenového záření velkého výkonu.
Proč? Protože protiraketové zbraně jsou v podstatě atomové bomby, které se explodují ve vysoké atmosféře na dráze (balistické) jaderných hlavic „útočníka“. Při explozi vydávají 80 % své energie ve formě rentgenového záření. Očekává se, že toto záření bude dostatečně silné, aby poškodilo systémy navigace a zapalování hlavic. Naopak se snažíme vytvořit „zpevněné“ hlavice s ochranným krytem, který jim umožní odolat tomuto intenzivnímu toku rentgenového záření. Technické požadavky lidí z Sandie byly tedy následující:
– Vytvořte nám co nejvýkonnější zdroj rentgenového záření, který vyzařuje do dostatečně velkého objemu, aby bylo možné umístit v jeho blízkosti různé zařízení, včetně plně vybavených jaderných hlavic, a tak posoudit jejich odolnost proti protiraketovým zbraním.
Jak se vyrábí rentgenové záření? Historicky se na katodu přivádí elektrony, které jsou urychleny na dostatečnou rychlost, aby při dopadu na anodu excitovaly atomy a vydávaly tento druh záření. Avšak takové systémy by vydávaly množství energie zcela nedostatečné pro použití tohoto záření při testování jaderných hlavic. Výzkumníci z laboratoře Sandia proto zvažovali stlačení kovových prvků tak, aby teplota dosažená způsobila jejich chování jako emitor rentgenového záření.
První pokusy byly uspokojivé. Zařízení vydávalo záření, které vyhovovalo vojákům. V roce 1998 byla dosažená teplota 1,6 milionu stupňů. Podívejte se:
http://www.sandia.gov/media/z290.htm
Zpráva z tiskového oddělení laboratoře Sandia, 1998: 1,6 milionu stupňů!
Pokud si přečtete článek, uvidíte, že jeho autoři zdůrazňují vysoký výkon záření v rentgenovém pásmu. Kromě toho byla teplota cíle zvýšena na 2,2 milionu stupňů, ale „průměrně“ se pohybuje kolem 1,6 milionu kelvinů. Začínáme mluvit o fúzi, i když s tím nezcela počítáme. Ve skutečnosti to není poprvé, co vědci pokouší dosáhnout vysokých teplot tím, že způsobí, aby se kruhová cíl samotná stlačila. Klasicky se jedná o část válce, který se nazývá „liner“. Dnes mi chybí čas, abych podrobněji popsal celou tuto metodu, kde Rusové sehráli klíčovou roli, následovaní týmem Fowlera v Los Alamos. Avšak dosud používali „linery“ spojité. Cílem bylo procházet tenkým válcem velmi vysoký proud, měřený na začátku v milionech ampérů a později v desítkách milionů ampérů (20 milionů ampérů ve Z-machine). Tento proud vytváří magnetické pole, které působí na materiál prostřednictvím systému radiálních a dostředivých sil, čímž ho stahuje k ose. Avšak tento proud je náchylný k nestabilitě. Důsledek: válec se neimplozuje k ose, ale... chaoticky. Často v bodě vzdáleném pouze 1 cm od osy! (rozměry ruských linery: průměr 6 cm, výška 1 cm).
V laboratoři Sandia vědci nahradili válec tenkou mřížkou jemných drátů, které samozřejmě během operace vypaří a nakonec se promění v „plazmový závěs“. Avšak původní struktura zaručuje procesu lepší osovou symetrii a tedy i lepší soustředění. Deeney, hlavní autor projektu, si dovolil snít o tom, že jednou jeho stroj dosáhne teplot srovnatelných s těmi v tokamacích, kde se teplota blíží stovek milionů stupňů.
A pak nastala překvapivá, neočekávaná situace. V květnu 2005 proběhla imploze „drátového linery“ tak úspěšně, že teplota dosažená na konci stlačení překročila... dvě miliardy stupňů! Teplota, která nikdy dříve nebyla dosažena, ani v nejvýkonnějších termojaderných zbraních. Co se změnilo? Deeney trochu zvětšil průměr linery: z pěti na osm centimetrů. Kromě toho byly stovky jemných wolframových drátů nahrazeny ocelí.
Zde je oznámení z 8. března 2006 od laboratoře Sandia, které oznámilo tento úspěch:
Zkontrolovali to, opakovali manipulaci několikrát, měření. Výsledek je jasný: výsledek je skutečný. Nejde o artefakt ani o chybu měření. Senzory byly mnohé a přesné. Navíc se ukázalo, že celková energie vydávaná ve formě rentgenového záření je čtyřnásobně vyšší než kinetická energie dodaná tyčím během 100 nanosekund trvající imploze. Malcolm Haines, ředitel anglického oddělení fyziky plazmatu v Cambridge, byl o výsledku informován bez jakéhokoli zákazu. Pomalu stoupající teplota Z-machine způsobila, že nikdo nepřemýšlel o tom, že by měl výsledky chránit pod zákonem tajnosti. Je to totiž jen běžný stroj pro výrobu rentgenového záření k testování odolnosti hlavic, že?
Haines, přátelský vědec z týmu, kterého znám už od roku 1976, napsal článek a poslal jej do Physical Review Letters, který jej publikoval 24. února 2006.
Časopis publikoval článek bez jakéhokoli pochybností. V angličtině se „milion“ píše stejně jako ve francouzštině a „miliarda“ se získá změnou m na b, což dává: billion.
Několik internetových stránek zmínilo tuto zvláštní novinku:
Právě byla v laboratoři dosažena nejvyšší teplota dosažená doposud
Science et Vie a Science et Avenir převzaly tuto informaci na pět řádků bez komentáře. Už tři měsíce žádný záznam v oblasti vědy, žádný článek v Pour la Science (což je francouzský překlad Scientific American, který se zdá být rovněž nezaujatý touto významnou vývojovou vlnou). Žádný záznam v Recherche. To je „obecné ticho“.
Lze uvést několik důvodů pro tento nedostatek reakce.
- Mnoho lidí si neuvědomuje vážnost tohoto úžasného výsledku – jeho důsledky velmi znepokojují „jaderné krále“ (projekty Mégajoule a Iter). Skutečně zcela zpochybňují dominantní projekty. A právě ti samí „jaderní králové“ drží v rukou média o vědě. – Militární důsledky jsou poznány až později úředníky projektu. Nikdo neměl reflex zavřít výsledek pod zákon tajnosti. Ale už je pozdě, „kočka je venku z pytle“, jak říkají anglosaské národy.
Pro mě i pro odborníky, francouzské i zahraniční, se kterými jsem měl kontakt, je zřejmé, že fúze je na konci cesty. Stačí například umístit jehlu hydridu lithia do středu „kličky pro ptáka“ nebo tenkou tyčku pevného deuteria-tritia (kterou známe již dlouhou dobu), a můžeme začít experimenty s obrovskými důsledky, vydávající jádra helia, snadno identifikovatelná.
Pro lidskou společnost je to zdroj neomezené, neznečišťující, nezradioaktivní energie, stroj, který může během několika let změnit celou organizaci a politiku naší planety.
Pro vojenské síly je to bomba H a neutronová bomba dostupná i pro země s nejmenším rozpočtem, nekontrolovatelné šíření termojaderné zbraně (...). Stroj jako ten v Sandii stojí přibližně jednu setinu ceny tokamaku jako ITER.
Zpět k návodu Zpět na úvodní stránku
Počet návštěv této stránky od 15. června 2006: