Japonsko nasadí na jadrovú fúziu najsilnejší kaliber

Fyzici dnes vďaka superpočítačom dokážu simulovať aj komplikované fyzikálne javy – od počasia, po výbuch jadrovej pumy, či analyzovať gravitačné vlny z vesmíru.

Pozrite siGoogle môže byť katalyzátorom pri ovládnutí energie hviezd

Aj vďaka tomu už nie sú potrebné reálne testovacie výbuchy jadrových náloží, akými armádny výskum devastoval životné prostredie ešte pár desaťročí po 2. svetovej vojne. Pravda, na Kórejskom polostrove by sme našli aj výnimky.

Pomôže aj projektu ITER

Tento rok nasadí Japonsko superpočítač Cray XC50 na výskum jadrovej fúzie. Tým tento stroj získa pozíciu najvýkonnejšieho superpočítača na svete, nasadeného v tejto oblasti výskumu.

ZDROJ | CRAY

Počítač bude nainštalovaný v Národnom inštitúte pre kvantový a rádiologický výskum (QST), kde sa bude využívať na výskum riadenej jadrovej fúzie. Bude zároveň podporovať aj rozsiahly medzinárodný projekt jadrovej syntézy ITER, ktorý by mal byť ukončený v roku 2035.

Mnohomiliardový projekt experimentálneho tokamaku ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor) sa postupne stáva čiernou dierou na peniaze. Projekt už vstúpil do druhej dekády, no stále môžeme vidieť len stavenisko budúcej fúznej elektrárne. Jeho úplné dokončenie je zatiaľ roky vzdialené.

Prvú plazmu by mal ITER vyprodukovať v roku 2025 (t.j. 18 rokov od začatia výstavby) a na plný výkon by sa mal rozbehnúť až o ďalších desať rokov neskôr. ITER by mal mať už aktívnu energetickú bilanciu, tzn. vyrobí viac energie, než spotrebuje. Stále však pôjde len o experimentálny reaktor.

Komerčné využívanie „neobmedzeného“ zdroja energie – jadrovej fúzie – tak zostáva otázkou budúcnosti kdesi za strednodobým horizontom.

Dvojnásobok výpočtového výkonu

Dlhoročný výskum riadenej jadrovej syntézy spôsobujú mnohé problémy s ňou spojené. Je potrebné vytvoriť plazmu z deutéria a trícia o teplote viac ako 100 miliónov stupňov Kelvina a udržať ju dostatočne dlho, aby mohlo dôjsť k energetickému zhodnoteniu. V reaktore ITER by mala reakcia prebiehať asi 1000 sekúnd.

Pozrite siČína v riadenej jadrovej fúzii vracia úder. Tokamak prekonal stelarátor

Na vytvorenie potrebnej teploty sú nutné výkonné lasery a na udržanie plazmy zas tie najsilnejšie supravodivé elektromagnety, schopné vygenerovať dostatočne silné magnetické polia. Preto aj nasadenie najvýkonnejšieho superpočítača do výskumu jadrovej fúzie v inštitúte QST pomôže urýchliť vývoj.

ZDROJ | ITER

Prístup do systému, ktorý je optimalizovaný pre výpočet plazmovej fyziky a energie jadrovej syntézy získa viac ako 1 000 európskych a japonských vedcov.

„Rýchlosť a integrované softvérové ​​prostredie Cray XC50 zlepší infraštruktúru QST a umožní výskumníkom skrátiť potrebný čas výskumu“, uviedol Mamoru Nakano zo spoločnosti Cray Japan.

Očakáva sa, že nový systém prinesie špičkový výkon viac ako 4 petaflops, čo je viac ako dvojnásobok oproti súčasnému systému, ktorý nahradí.

Superpočítač bude podporovať QST pri posilnení komplexných výpočtov plazmovej fyziky (turbulencia, fyzika medzných stavov, integrované modelovanie) a fúznej technológie. Zíroveň bude najväčším superpočítačom používaným špeciálne pre jadrovú syntézu v Japonsku.

Viac želiezok v ohni

Hoci je nadnárodný projekt ITER v súčasnosti najväčším výskumno-realizačným počinom na ovládnutie jadrovej fúzie, nie je vo svete jediným. Samostatné projekty rozvíjajú aj viaceré krajiny a výskumné inštitúcie.

Interiér fúzneho reaktora Alcator C-Mod na MITZDROJ | Bob Mumgaard / Plasma Science a Fusion Center / MIT

Jedným z nich je projekt amerického MIT. Massachusettský technologický inštitút  oznámil, že pracuje na vlastnom projekte jadrovej syntézy. Jeho cieľom je uviesť do prevádzky reaktor s kapacitou 200 megawattov do roku 2033.  (ITER by mal mať výkon 500 MW.)

Pozrite siMalý fúzny reaktor možno navždy vyrieši dopyt po energii

Plánuje využiť najnovšie supravodivé materiály a technológie, ktoré dokážu vytvoriť magnetické polia štyrikrát silnejšie, než akékoľvek dnes používané supravodiče.

S najväčšou pravdepodobnosťou nám však energetický tŕň z päty jadrová fúzia vytrhne až v druhej polovici tohto storočia. Minimálne tri desaťročia ešte budeme musieť uhlíkovú stopu vyrobenej energie znižovať inak.

ZdrojCray

Komentáre k článku