Fúzní reaktor společnosti First Light Fusion může produkovat dodatečné tritium

Britská společnost First Light Fusion plánuje výstavbu pilotní fúzní elektrárny o výkonu 60 MW. Technologie fúzního reaktoru je založena na jedinečné technologii projectile fusion. Při vývoji zařízení společnost spolupracuje s kanadskými národními laboratořemi na separaci tritia.

Náklady na výstavbu navržené demonstrační elektrárny se nyní pohybují okolo 570 milionů dolarů. Finanční prostředky postačí na vývoj zařízení produkující přibližně 2 kg přebytečného tritia ročně. Zařízení bylo navrženo tak, aby minimalizovalo překážky výroby první komerční elektrárny, zároveň snížilo celkové náklady a inženýrská rizika projektu.

Zabezpečená produkce tritia prostřednictvím nové zjednodušené technologie je pro nasazení fúzních zařízení klíčová. Tritium je totiž základním palivem pro reaktory pracující na principu slučování deuteria a tritia.

Fúzní reaktor společnosti First Light Fusion. Zdroj: First Light Fusion

Fúzní reaktor společnosti pracuje na principu inerciálního zadržování, které vytváří extrémní teploty a tlaky potřebné ke sloučení prvků na jaderné úrovni. K vytvoření potřebného tlaku dochází pomocí hyper-rychlostního projektilu. Navržené zařízení tak obchází tři nejvýznamnější problémy spojené s dřívějšími modely fúzních reaktorů:

• Poškození materiálů vlivem neutronového záření,
• Produkce tritia,
• Odvod extrémního vývinu tepla.

Společnost sdělila, že přístup „kapalné lithiové stěny“ uvnitř reaktorové komory, kde probíhá fúzní reakce, dodává projektu inherentní výhodu v produkci tritia. Tekuté lithium obklopuje fúzní rekci a umožňuje snadněji dosáhnout soběstačnosti v produkci tritia. Výpočty ukazují, že by mělo docházet i k nadměrné produkci tohoto paliva.

Separace tritia

Společnost First Light Fusion začala spolupracovat s kanadskými národními laboratořemi (CNL) na předběžném návrhu systému schopného extrakce tritia z reaktoru. Zároveň se společnost zaměřuje na možnosti jeho zpracování a uskladnění. Podle dohody zvolí CNL dvě nejlepší technologie extrakce tritia, které budou z hlediska velikosti projektu a možností blíže studovány.

„Extrakce tritia má zásadní význam pro licencování a bezpečnost reaktoru a dokazuje to palivovou soběstačnost fúzního reaktoru,“ informovaly kanadské národní laboratoře.

CNL uvedla, že systém extrakce tritia je nezbytnou součástí kontroly a nakládání s tímto materiálem a jedná se o klíčový faktor při získávání a omezování jeho pronikání do chladiva.

„První komerční elektrárna založená na jedinečné technologii vyvinuté společností First Light Fusion překročí největší inženýrské bariéry, které zastavily ostatní projekty fúzních reaktorů, včetně produkce tritia. Náš návrh umožní soběstačnou produkci tritia, na jejíž extrakci pracujeme společně s kanadskými národními laboratořemi,“ sdělil Nick Hawker, spoluzakladatel a generální ředitel společnosti First Light Fusion.

CNL nyní připravují doporučení pro budoucí práce, které mohou vést k výrobě většího testovacího vybavení používaného k hodnocení systémů v laboratorních podmínkách.

„Kanadské národní laboratoře mají dlouhodobé zkušenosti s vývojem systémům bezpečné správy a nakládání s radioaktivním tritiem, které vzniká v jejich reaktorech CANDU. S rostoucím zájmem o fúzní reaktory jakožto zdroje bezemisní energie je potřeba této technologii věnovat vyšší pozornost. Díky tomu podporujeme vývoj, návrh a nasazení těchto technologií,“ sdělil Ian Castillo, vedoucí programu vývoje vodíkových a tritiových technologií v CNL.

Kromě spolupráce s CNL spolupracuje společnost Light Fusion také se španělskou inženýrskou společností IDOM. Zde se spolupráce zaměřuje na návrh reaktorové komory. Ta bude obsahovat jedinečnou stěnu s tekutým lithiem, která bude absorbovat neutrony emitované z fúzní reakce.

Fúzní reaktory

Historicky jsou fúzní reaktory spojovány se zařízením zvaným Tokamak (východní model), či Stelarátor západní model). Tato toroidální zařízení využívají elektromagnetické pole, které udržuje plazma u sebe a zároveň je také zahřívá. Další typy fúzních reaktorů využívají například inerciální fúzi, při které je palivo ozařované laserem. Laboratoře Lockheed Martin pracují na vývoji malého fúzního reaktoru využívajícího jak magnety tak také silné lasery.

Základní schéma kompaktního fúzního reaktoru. Zdroj: Lockheed Martin

Naproti výše zmíněným konceptům uvažuje technologie projectile fusion  plynem hnanou střelu o hmotnosti 100 g střelenou na palivovou peletu. Před sražením střely s peletou dosahuje projektovaná rychlost střely závratné hodnoty 23399 km/h. Po zasažení dosáhne palivo rychlosti přibližně 252000 km/h  a vytvoří tak pulz fúzní energie. Podle provedených analýz má být tento způsob fúzní reakce efektivnější, jednodušší a energeticky méně náročný.