Reklama
 
Blog | Pavel Sikora

Auto na vodu

Každý druhý zahraničně-politický článek nebo komentář se dnes týká ropy a zemního plynu (na tomto blogu viz např. tento článek o Kazachstánu). Ve Venezuele se kvůli nim znárodňuje, nejen EU, ale i USA zapomínají na dobré vychování a druží se s velmi podivnými diktátory a vpravdě orientálními despoty. Čečensko srovnané se zemí nestálo za řeč, šílený barmský režim vem čert, ale běda pokud nám někdo sáhne na produktovody a tankery. Je to stejně "svatý" důvod k válce, jako byl obchod s obilím ve starověkém Středomoří. Kartágo muselo zemřít a být doslova srovnáno se zemí, protože "narušovalo" obchod touto klíčovou surovinou. A proč vlastně, co je na nich tak úžasného?  

Stroji otrokářské společnosti byli otroci. Jejich "palivem" bylo především právě obilí. Dnes máme jiné stroje, které pohánějí jiná paliva. To podstatné se ale nezměnilo – jde o energii. Vozíme odporou mazlavou tekutinu obrovskými tankery přes celý svět jedině proto, že obsahuje moře chemické energie. Kdo má na svém území ropná pole, je king a jeho sebebrutálnější zvěrstva rázem zbělají jako sníh. Obdivujeme páně despotovu státnickou prozíravost, úžasnou lidovost a tuze rádi bychom také něcím přispěli k přátelství mezi našimi národy.

Energie je přitom všude kolem spousta: Slunce, vítr, dřevo a jiná biopaliva, voda. I se stávajícími technologiemi by nás mohly tyto alternativní zdroje plně uspokojit a mohli bychom na fosilní paliva zapomenout jako na ošklivou kapitolu v dějinách lidstva. Stačilo by postavit další větrníky, pár dalších přehrad, rozjet výrobu slunečních kolektorů a fotočlánků ve velkém. Stačilo by to. Jen by nás muselo být asi tak desetkrát méně, než je nás dnes. Až takové kapacitní problémy nemá tzv. atomová energie čili energie získávaná štěpením zvláště těžkých atomových jader. Technologie je to v současnosti poměrně uspokojivá, ale má jeden neřešitelný háček – jmenuje se poločas rozpadu. I pokud připustíme, že moderní jaderná elektrárna je bezchybná a vydrží jakýkoliv útok teroristů včetně pádu dopravního letadla, pořád je tu hloupá skutečnost, že např. oblíbený izotop uranu, který má ve svém jádru 235 protonů a neutronů, zůstane zpoloviny radioaktivní ještě po sedmi stech milionech let. Což je z lidské perspektivy trošku příliš, protože celou tu dobu je životu nebezpečný a zneužitelný. Mimochodem uran je obsažen i v uhlí, což je důvod, proč nejaderné elektrárny dodávají do životního prostředí daleko více radioaktivního materiálu než ty jaderné. V neposlední řadě se uran na Zemi nenachází koncentrovaný na každém rohu a odhaduje se, že jeho světové zásoby můžou být vytěženy během cca tříset let, dříve neskutečné české zásoby po ruském rabování asi za 60 let. To je sice přinejmenším dvojnásobek optimistického odhadu ropy, ale i tak to nepředstavuje žádné trvalé řešení energetických potřeb lidstva.

Tím nic nekončí, vykřikují štěpaři a šermují množivými reaktory nebo thoriem. Ale chyba lávky, množivé reaktory jsou tak technologicky a ekonomicky náročné, že by z ekonomického hlediska jejich provozování postrádalo smysl, to už je výhodnější (i čistě ekonomicky) stavět drahé fotočlánky. Thorium je fajn (poločas rozpadu jeho nejrozšířenějšího izotopu 232 je 14 miliard let, tj. cca dosavadní stáří našeho vesmíru), je ho na Zemi dokonce více než uranu -optimisté uvádějí, že až desetkrát, realisté že asi dvakrát- ovšem narozdíl od uranu typicky daleko méně koncentrované, tj. jako jaderné palivo mnohem dražší. Prostě bychom si měli přiznat, že ani jaderné štěpení nepředstavuje cestu k energetické a tedy současně i ekonomické nirváně lidstva. Odkud se vlastně bere všechna nebo skoro všechna ta energie kolem nás? Správně, ze Slunce. A z čeho tam vzniká? Je to úžasně jednoduché. Stačí "trošku" natlakovat a zahřát prachsprostý vodík, kterého je v celém vesmíru i na Zemi zdaleka nejvíc ze všech chemických prvků a bum – z nestabilního izotopu He-5 okamžitě odletí neutron nabušený energií a máme neškodné a naopak v průmyslu vítané hélium-4 a spoustu energie, ještě daleko více než u štěpné reakce.

Reklama

Jaderná syntéza je tu doslova od počátku věků, první jaderná syntéza probíhala v prvních několika minutách po velkém třesku, jakmile díky rozpínání původně rozměrově nepatrného vesmíru klesly teplota a tlak natolik, že vzniklo praplasma. Ale vzhledem k tomu, že vesmír rychle chladnul a řídnul dál, bylo nejtěžším prvkem, který tehdy vzniknul, lithium, tj. pouhý třetí prvek Mendělejevovy periodické soustavy prvků. Pro vznik inteligentních bytostí a života vůbec byly nutné těžší prvky, takže musely nejprve vzniknout první hvězdy, které po dosažení dostatečné teploty a tlaku ve svých nitrech zažehly nové termonukleární reakce a začaly z vodíku opět vyrábět hélium a časem, kdy jim vodík začal docházet, ty větší z nich i těžší prvky z hélia. Rudý obr na konci svého života, kdy už se chýlí k výbuchu supernovy, by tak v průřezu připomínal obrovskou kulatou cibuli se sedmi sférami od té vrchní, kde se "spaluje" vodík na hélium, až po železno-niklové jádro. Výbuch supernovy pak všechny ty těžší prvky včetně pro nás nezbytného kyslíku a uhlíku rozmetá široko daleko do okolního vesmíru. A jak přišly na svět prvky těžší než železo a nikl, tedy třeba měď, olovo, stříbro nebo zlato? Ty vznikají právě při výbuchu takové supernovy, kde krátkodobě vzniknou ještě "příhodnější" podmínky.

 V čem je tedy problém? Vodík se obvykle (99,98 %) nachází ve formě svého nejjednoduššího izotopu zvaného protium. To je nejjednodušší možný atom tvořený jedním protonem a jedním elektronem. Aby tento běžný vodík reagoval, potřebovali bychom vytvořit plasma tak žhavé, jaké se nachází v jádru našeho Slunce nebo jiných hvězd. Nechci nijak podceňovat naše potomky, ale mám za to, že něco takového se jim nepodaří ještě hódně dlouho, je-li to vůbec možné v menším měřítku než jsou rozměry hvězd. Naštěstí existují ještě dva těžší izotopy vodíku a to deuterium s jedním a tritium se dvěma neutrony v jádře. Právě jaderná syntéza těchto dvou izotopů nám s největší pravděpodobností poskytne konečné řešení všech trablů s energií. Stačí plama o teplotě "pouhých" 100 milionů stupňů (v tomto řádu už je jedno jestli K nebo C), ta teplota vypadá šíleně (a ona skutečně šílená je), ale proti jiným termonulkeárním reakcím je jedinečně nízká.

Žádný myslitelný materiál takovou teplotu samozřejmě nevydrží a ihned by se vypařil, proto se oddělení žhavého plasmatu od stěn reaktoru dosahuje elektromagneticky. Nějaké reakce už v současných pokusných reaktorech probíhají, zatím je tam drobný problém, že se na jejich zažehnutí musí vynaložit mnohem více energie než se při nich pak uvolní. Ale to jsou "jen" technické problémy, které by měly být vyřešeny max. v řádu několika desetiletí. Velmi slibně vypadá v tom ohledu plánovaný reaktor ITER, který by měl být zprovozněn v první polovině příštího desetiletí. Ukázalo se totiž, že u termonukleárních reaktorů a jejich energetické bilanci hodně záleží na velikosti.

Jak to tedy bude vypadat, až bude autor tohoto článku trošku roztřesený dědek dožívající ze svých úspor, protože žádné státní důchody v té době už dávno nebudou existovat? Na světě budou růst jako houby po dešti termojaderné elektrárny, jejichž palivo bude získáváno z prakticky nevyčerpatelných zásob v přírodě: separací z obyčejné vody, lithia, ostatně vzácnější tritium lze jednoduše získat i vystavením vzdušného dusíku kosmickému záření. Uvnitř reaktoru takové elektrárny bude samozřejmě vysoká radioaktivita, ale jediným odpadem bude zcela bezpečné a nezářící hélium. Dá-li se vůbec mluvit o odpadu, protože hélium už dnes nachází poměrně široké využití nejen v balónech a vzucholodích (narozdíl od vodíku nehořlavé), ale i při potápění do velkých hloubek (i přes 300 m, současně omezuje vznik otravy kyslíkem a zmenšuje riziko kesonové nemoci při rychlém výstupu na hladinu), v analytické chemii (plynová chromatografie a rentgenová fluorescence), důležité je i jako médium při výzkumu supravodivosti a supratekutosti. Hélium se dále používá ve směsi s neonem v neonech, obloukových lampách a doutnavkách a konečně také jako pracovní médium ve Strilingově motoru, který by v budoucnu mohl mít zajímavé použití při spalovaní některých biopaliv jako je bioplyn.

Ozářené konstrukční prvky termonukleárního reaktoru samozřejmě budou mít určitou získanou radioaktivitu, ta však může být při volbě vhodného materiálu už po 100 letech tisíckrát menší, než je radioaktivita odpadu z dnešních jaderných elektráren, tj. nebude nutné je zavážet někam do opuštěných dolů. Další skvělou vlastností termojaderné elektrárny bude prakticky absolutní bezpečnost jejího provozu – v reaktoru postačí pár gramů paliva a jakmile by došlo k přerušení jeho přívodu, okamžitě by doběhla i celá reakce. Žádný termojaderný Černobyl nehrozí, i kdyby reaktor obsluhovaly cvičené opice. Znamená to, že v okamžiku, kdy většina elektráren světa začne produkovat 17.6 MeV z jednoho páru reagujících atomů, skončí v technickém muzeu i naše milované spalovací motory? Nemyslím si. Takový spalovací motor na vodík bude ještě dlouho odolávat útokům těžkých elektromobilů s malým dojezdem. Palivo se bude vyrábět jednoduchou elektrolýzou z vody. I mořské, pane Juste :-). U nás bych se ovšem přimlouval, aby se používala voda třeba odpadní, ale sladká, ty říční tankery s mořskou vodou by nebyly zadarmo. Pod kapotou se roztočí starý dobrý čtyřválec a z výfuku vyletí vodní pára. I s devadesátiprocentní spotřební daní vyjde litr kapalného vodíku na zlomek dnešní ceny benzínu. Zahraničně-politické dopady fúzní energie budou také veskrze pozitivní. Mnoho diktátorů bude v situaci, kdy se jejich ropa bude používat leda tak na výrobu plastů a kosmetiky, odstaveno od moci. No nebude to paráda? Ψ

Vyhledávání

Tip: Vyhledávejte dle autora pomocí autor: autor:”Erik Tabery” další tip

Výsledky vyhledávání

Hledám o sto šest
Vyskytla se chyba, zkuste to znovu.
Reklama