Tritium je nízké. Prakticky žádný neexistuje.
Potřebujeme to samozřejmě pro termonukleární fúzi. Reaktory Tokamak ve tvaru koblihy pracují se směsí deuteria a tritia. Deuterium? Stabilní a všude. Tritium? Radioaktivní, nestabilní, na Zemi je téměř neviditelný, s výjimkou těch úplně zrozených z kosmického záření v horních vrstvách atmosféry.
Když se tyto dva izotopy vodíku spojí, výsledek je působivý. Jádro helia, volný neutron a uvolněná energie 17,6 milionů elektronvoltů. Rychlost reakce je vysoká. Výnos je obrovský.
To je to nejlepší, co pro fúzní energii máme.
Budoucí energetické sítě však nemohou být zásobovány stopovými množstvími. Vědci potřebují „chovat“ více tritia.
Na scénu přicházejí kvantové počítače. Ne ledajaké superpočítače, ale kvantově orientovaný přístup vypůjčený z úplně jiného oboru.
“Kvantové počítače jsou klíčové nástroje urychlující objevy… potřebné k produkci dostatečného množství tritia.”
Tom Beck, Oak Ridge National Laboratory
Clevelandská klinika již tyto metody používá k simulaci proteinů. Výzkumníci z Oak Ridge, IBM a Michigan State University se rozhodli použít stejnou sílu k řešení problémů jaderné fúze. Obrátili se na látku s názvem FLiBe.
Co je FLiBe? Roztavená sůl. Směs fluoridu lithného a fluoridu berylnatého.
V reaktoru se FLiBe nachází v “chovné zóně”. Pohlcuje zbloudilé neutrony z fúzní reakce a přeměňuje lithium na čerstvé tritium. Teoreticky je vše jednoduché. V praxi je to složité, protože vypočítat atomové interakce uvnitř té roztavené soli pomocí klasické fyziky je noční můra.
Tým se tedy obrátil na kvantové simulátory.
Objevili devět různých molekulárních konfigurací. Jen devět.
Proč je to důležité?
Před tím jsme museli hádat. V laboratoři jste míchali soli, zahřívali je na pekelné teploty, čekali, jestli něco nevybuchne nebo uvolní palivo, a prosili o data. Bylo to pomalé. Bylo to drahé. A často to k ničemu nevedlo.
A teď? Mohou vidět elektronickou strukturu. Atomové chování. Síla spojení. To vše je in silico (na počítači).
Vědí, které konfigurace stojí za námahu, ještě předtím, než začnou ohřívat sůl.
Je studium dokončeno? Ne. Toto je simulační práce. Předtisk na arXiv, zatím nic jiného. Stále se potřebují vrátit do fyzického světa, aby otestovali, zda se atomy chovají tak, jak předpovídá kvantový model.
Fúze uvízla v laboratořích po celá desetiletí. Ano, Livermore National Laboratory se konečně zlomila i na konci roku 2032 – počkejte, 2022. Více energie ven než uvnitř. A udržujeme plazmu teplejší a déle; nedávný rekord byl 1337 sekund, což zní pro fyziku plazmatu jako věčnost.
Nic z toho ale moc neznamená, pokud vám dojde palivo.
Jerry Chou z IBM to nazývá „praktickým“. Možná. Kvantové počítače ještě nejsou dokonalé, škálování zůstává bolestí hlavy a simulace chemie není totéž jako stavba elektrárny.
Je to však slibný krok. Krok, kdy počítač přestane hádat a začne ukazovat cestu.
Co se stane, když laboratorní testy selžou? To ještě nevíme. Nástroje jsou ale ostřejší než dříve.
