Naděje v bublinkách

23. 3. 2004

"Sonofúze” může jednou převálcovat jiné..

.. způsoby získávání energie z atomového jádra

Rossu Tessienovi nechybí sebevědomí. Věří, že jeho firmička Impulse Devices z kalifornského Grass Valley se vypořádá s výzvou, před kterou už půl století bezradně stojí nejlepší fyzikové světa. Osmačtyřicetiletý strojní inženýr hodlá do nějakých desíti let vybudovat komerčně využitelný reaktor na bázi jaderné fúze.

Energie jaderné fúze je již dlouhá léta svatým grálem energetického výzkumu. Pokud by se podařilo napodobit proces, díky němuž naše slunce svítí, měli bychom k dispozici levný a prakticky nevyčerpatelný zdroj elektrické energie, který by navíc produkoval mnohem méně jaderného záření než dnešní atomové elektrárny. Úřady a vlády ve Spojených státech, Asii i Evropě ročně do jeho výzkumu investují stovky milionů dolarů. Ovládnutí energie z fúze se však stále předpokládá v horizontu minimálně dvaceti let.

Jak tedy Tessien hodlá předběhnout rozsáhlé a hojně dotované výzkumné programy? Využitím nové, ale kontroverzní metody, zvané sonofúze. Jejím principem je bombardování zvolené kapaliny zvukovými vlnami, čímž vniknou maličké bublinky. Ty rostou a rostou, až prasknou tak rychle, že vznikne světelný záblesk a značné množství tepla. Tento jev známý jako sonoluminiscence vědci studují už celá léta.

Sonoluminiscence se stala vážným kandidátem na jadernou fúzi díky publikaci otištěné předloni 8. března v časopise Science. Tým vedený inženýry z americké Národní laboratoře Oak Ridge v Tennessee prohlásil, že vytvořil bubliny tak horké, že dokážou spustit fúzi atomů deuteria, což je jedna z forem vodíku. Většina fyziků ovšem nad článkem opovržlivě mávla rukou - příliš připomínal debakl ”fúze zastudena” z roku 1989.

NOVÉ A LEPŠÍ Její autoři dnes předkládají lepší výsledky z podrobnějších experimentů a používají zdokonalené vybavení dotované agenturou patřící pod Pentagon. I když jejich nová zpráva stále ještě čeká na zveřejnění v časopise Physical Review E, její pracovní verze už mezi fyziky koluje už celé měsíce. „Všechny dotazy, které lidé vznesli po zveřejnění první verze, jsme zodpověděli,“ dušuje se vedoucí týmu Rusi P. Taleyarkhan, který byl loni jmenován profesorem na fakultě jaderného inženýrství Purdueovy univerzity. „Taleyarkhanovy nové objevy na mne dělají velký dojem,” oceňuje ředitel Henry E. Bass z Národního centra pro fyzikální akustiku, což laboratoř dotovaná americkou vládou.

Všechny fyziky však nová zpráva nepřesvědčila. Průkopník sonoluminiscence Seth J. Putterman z Kalifornské univerzity v Los Angeles prohlašuje, že nová data by byla ”opravdu úžasná”, nebýt jedné maličkosti. Fyzici z Oak Ridge totiž původní experiment nedokázali předloni zreprodukovat. Dokud tedy výsledky nepotvrdí nějaký nezávislý zdroj, Putterman zůstane skeptický.

Taleyarkhanův tým použil k poslední sérii experimentů citlivější přístroje a zjistil výraznější známky fúze - konkrétně více tritia, což je charakteristický vedlejší produkt jaderné fúze, a také neutronů, které jsou při fúzi vyzařovány. Kromě toho nová série obsahovala i kontrolní testy, které byly předloni opomenuty. Při nich žádné tritium ani neutrony zjištěny nebyly. Tessien toto zjištění pokládá za “přesvědčivý důkaz fúze”.

On sám hodlá Taleyarkhanovy výsledky potvrdit pomocí mnohem výkonnějších přístrojů, vyvinutých ve spolupráci s šéfem výzkumu v Impulse Devices, D. Felipem Gaitanem. Většina pokusů se zvukovými vlnami probíhá v kapalině uskladněné v malých skleněných koulích či válcích o průměru pěti centimetrů. Firma však už vyrobila i silnostěnné hliníkové válce s průměrem asi 24 cm, které vydrží vnitřní tlak až tisíce atmosfér.

POŘÁDNĚ VELKÉ “ALE”
Dosažený pokrok je podle Puttermana opravdu významný. „Když obyčejná sonoluminiscence vydá tolik energie při tlaku pouhé jedné či dvou atmosfér,” vysvětluje, ”dá se předpokládat, že při tisíci atmosférách se už dostaneme do pásma fúze – ale musí se také podařit dostatečně zvednout teplotu. Jde však o opravdu veliké Ale.”

Ředitel Bass z mississippského Národního centra pro fyzikální akustiku nehodlá čekat, až si bude moci na přístroje Tessienovy firmy sáhnout. “Musíme se zapojit také,” prohlašuje. “Pokud sonofúze není pouhou bublinou, stane se opravdovou vědeckou revolucí.“

Impulse Devices prodávají své přístroje za 250 tisíc dolarů. I když jsou zatím jen prvním krokem, jednou podle Tessiena zbaví svět závislosti na uhlí a ropě. Podnikatel věří, že zhruba metrové sonofúzní koule brzy zvednou životní standard odlehlých čínských a afrických vesnic. Pokud má pravdu, můžeme od malých bublinek čekat opravdu velké věci.

Fúze na stole Vědci doufají, že se jim podaří využít jevu zvaného sonoluminiscence a vyrábět energii v levných sonofúzních zařízeních. Princip “stolní” jaderné fúze:

1. DROBOULINKÉ BUBLINKY vznikají, když zvukové vlny rozkmitají acetonový roztok, který je obklopen atomy deuteria a ostřelován neutrony.
2. DRUHÁ VLNA bublinky pořádně zvětší.
3. JAKMILE BUBLINY DOROSTOU KRITICKÉ VELIKOSTI, prasknou a přitom uvolní značné množství tepla. Pokud budou dostatečně velké, mohlo by ho být tolik, že dojde ke spojení čili fúzi atomů deuteria – a uvolnění energie.