How close are we to powering the world with nuclear fusion? - George Zaidan

Translator: Veronika Chmeľová Reviewer: Zuzana Munzarová Dziaková

In the time it takes to snap your fingers,

V okamihu tak krátkom, ako je lusknutie prstov,

the Sun releases enough energy to power our entire civilization for 4,500 years.

Slnko uvoľní dosť energie na pohon celej našej civilizácie na 4 500 rokov.

So naturally, scientists and engineers have been working to build

Takže prirodzene vedci a inžinieri pracovali na vytvorení

a miniature star here on Earth... to plug into our power grid.

miniatúrnej hviezdy tu na Zemi... a jej zapojení do našej elektrickej siete.

And the thing is, we already kind of have.

A ide o to, že už ju tak trochu aj máme.

It just doesn’t look like a tiny star floating in a lab.

Len nevyzerá ako maličká hviezda vznášajúca sa v laboratóriu.

The stars are made of an almost incomprehensible number of particles,

Hviezdy tvorí takmer nepredstaviteľné množstvo častíc,

which gravity compresses into a super dense core.

ktoré gravitácia stláča do obzvlášť hustého jadra.

This core is hot and dense enough to force atomic nuclei together,

Toto jadro je dostatočne horúce a husté, aby spojilo atómové jadrá

forming larger, heavier nuclei in a process known as fusion.

a vytvorilo tak väčšie a ťažšie jadrá v procese známom ako fúzia.

The reverse process, where one atom splits into two, is called fission.

Opačný proces, v ktorom sa jeden atóm rozdelí na dva, sa volá štiepenie.

In both processes, the mass of the end products is slightly less

Hmota výsledného produktu je v oboch procesoch o čosi menšia,

than the mass of the initial atoms.

ako hmota počiatočných atómov.

But that lost mass doesn’t disappear—

Táto chýbajúca hmota však len tak nezmizne

it’s converted to energy according to Einstein’s famous equation.

a podľa Einsteinovej známej rovnice sa premení na energiu.

And since c² is such a massive number,

A keďže c² predstavuje také obrovské číslo,

both fission and fusion generate a lot of energy.

štiepenie aj fúzia vygeneruje množstvo energie.

Fusion in our Sun mostly produces helium nuclei.

Fúzia v našom Slnku zväčša produkuje héliové jadrá.

In the most common pathway, two protons fuse to form a deuterium nucleus,

Pri tej najbežnejšej dráhe sa dva protóny zlúčia, aby vytvorili jadrá deutéria,

which then fuses with another proton to form a helium-3 nucleus,

ktoré sa potom zlúčia s ďalším protónom, aby vytvorili jadro hélia-3,

which then fuses with another helium-3 nucleus to form a helium-4 nucleus.

ktoré sa následne zlúči s ďalším jadrom hélia-3 na vytvorenie jadra hélia-4.

But there’s a catch— that first step is incredibly rare.

Má to však háčik – prvý krok je neuveriteľne vzácny.

Only 1 in 100 septillion collisions between protons

Len 1 zo 100 septiliónov zrážok medzi protónmi

results in a deuterium nucleus.

vytvorí jadro deutéria.

In the Sun this isn’t a problem because there are so many protons

Pre Slnko to však nepredstavuje problém, pretože je tam tak veľa protónov,

that even a reaction this rare happens all the time.

že aj taká vzácna reakcia sa tam deje neustále.

But on Earth, researchers rely on a more easily reproducible reaction,

Ale na Zemi sa vedci spoliehajú na jednoduchšie reprodukovateľnú reakciu,

where a deuterium nucleus fuses with a tritium nucleus

pri ktorej sa jadro deutéria zlúči s jadrom trícia,

to form a helium-4 nucleus and a neutron.

aby vytvorilo jadro hélia-4 a neutrón.

We’ve actually been doing reactions like this one inside particle accelerators

V skutočnosti vykonávame takéto reakcie vo vnútri urýchľovača častíc

since the 1930s.

už od 30. rokov minulého storočia.

But these accelerators are not designed to harness the energy this reaction releases.

Ale tieto urýchľovače nie sú navrhnuté, aby využívali reakciou uvoľnenú energiu.

Rather, they’re used to generate neutrons

Skôr sa využívajú na tvorbu neutrónov

for a variety of scientific and military purposes.

pre rôzne vedecké a armádne účely.

Whereas if we want to use fusion to produce limitless energy,

Ak by sme však chceli využiť fúziu na produkciu neobmedzenej energie,

potrebovali by sme zariadenie, ktoré dokáže využiť uvoľnenú energiu

we’d need a device that can harness the energy released,

channel enough of that energy back into the device to keep the reaction going,

a nasmerovať dostatok tejto energie späť do zariadenia na udržanie reakcie,

and then send the rest out to our power grid.

a potom zvyšok poslať von do našej elektrickej siete.

And for that job, we need a nuclear fusion reactor.

Na túto prácu však potrebujeme reaktor jadrovej fúzie.

Like a particle accelerator, a reactor would generate helium nuclei and neutrons.

Ako napríklad urýchľovač častíc, kde by reaktor produkoval jadrá hélia a neutróny.

But that reaction would happen in a superhot core

Ale táto reakcia by sa diala vo vysoko horúcom jadre

and the resulting neutrons would shoot outward

a výsledné neutróny by vystreľovalo von,

to heat up a layer of lithium metal.

aby zahriali vrstvu kovového lítia.

That heat would then boil water,

Toto teplo by prevarilo vodu

generating steam to run turbines and produce electricity.

a vyprodukovalo paru, ktorá by roztočila turbíny a vygenerovala elektrinu.

Meanwhile, the helium nuclei would stay in the core

Jadrá hélia by zatiaľ zostali v jadre atómu

and slam into other nuclei to keep the reaction going—

a narážali by do ostatných jadier, aby reakcia pokračovala

and the electricity flowing.

a elektrina prúdila.

This tech has many practical challenges,

Táto technológia má množstvo praktických výziev vrátane toho,

including how to confine a swirling mass of million-degree matter.

ako zamedziť víreniu hmoty s teplotou až milión stupňov.

But the biggest hurdle is achieving what's called ignition.

Ale najväčšou prekážkou je dosiahnutie niečoho, čo nazývame vznietenie.

An energy technology is only commercially viable

Energetická technológia je komerčne použiteľná,

if it puts out more energy than it uses.

len ak vyprodukuje viac energie, ako využije.

And a fusion reactor needs a lot of energy to get the core hot enough

A fúzny reaktor potrebuje množstvo energie na dostatočné zahriatie jadra,

for fusion to occur.

aby nastala fúzia.

So there’s a tipping point:

Takže máme tu bod zlomu:

a moment when the fuel is hot enough to start the reaction

moment, kedy je palivo dostatočne horúce, aby spustilo reakciu

and release more energy than is needed to reach and maintain that temperature.

a uvoľnilo viac energie, ako je potrebné na dosiahnutie a udržanie tejto teploty.

This is ignition.

Toto je vznietenie.

Stars reach ignition under the force of huge amounts of gravity,

Hviezdy dosiahnu vznietenie pod tlakom obrovského množstva gravitácie.

but this approach is impossible on Earth

Tento stav je ale na Zemi nedosiahnuteľný,

since you’d need thousands of times the mass of, well, the entire Earth.

keďže by sme potrebovali tisíc násobky hmoty, no, celej Zeme.

So researchers typically rely on vast arrays of lasers,

Takže vedci sa zväčša spoliehajú na veľké množstvo laserov

or methods that combine magnets with high energy particles

alebo metódy, ktoré spájajú magnety s vysokoenergetickými časticami

or electromagnetic waves similar to those in your microwave oven.

alebo elektromagnetickými vlnami, aké sa nachádzajú v mikrovlnných rúrach.

In 2022, scientists at the US National Ignition Facility

V roku 2022 americkí vedci z National Ignition Facility

demonstrated ignition for the first time ever,

predviedli vznietenie vôbec prvýkrát,

using 192 lasers to heat deuterium and tritium to 100 million degrees.

pričom použili až 192 laserov na zahriatie deutéria a trícia na 100 miliónov stupňov.

While this was a huge step forward,

Aj keď to bol veľký krok vpred,

we’re still a ways off from a self-sustaining, long-running reactor

stále sme príliš ďaleko od sebestačného, dlhodobo fungujúceho reaktora,

that produces more energy than it uses.

ktorý by vyprodukoval viac energie, ako použije.

But once operational, these relatively small reactors could power a city

Keď raz budú v prevádzke, tieto relatívne malé reaktory by mohli poháňať

of a million people for a year with just two pickup trucks of fuel.

mestá o veľkosti až milión ľudí na rok len s 2 dodávkami paliva.

Today, you’d have to burn roughly 3 million tons of coal

Dnes by sme museli spáliť približne 3 milióny ton uhlia,

to produce that much energy.

aby sme vyprodukovali tak veľa energie.

That is the promise of fusion:

Toto si sľubujeme od fúzie:

limitless, on-demand energy with almost no emissions.

neobmedzená energia na požiadanie s takmer žiadnymi emisiami.

True star power, right here on Earth.

Skutočná hviezdna sila, tu na Zemi.