Velmi husté deuterium bude jaderným palivem budoucnosti

Vědci na univerzitě ve švédském Gothenburgu zkoumají materiál, který je stotisíckrát těžší než voda a mnohem hustší než hmota jádra Slunce. Jde o deuterium s velmi velkou hustotou. Podle názoru vědců jde o důležitý krok k nalezení paliva budoucnosti pro jadernou fúzi v zařízeních, která využívají pro tyto účely lasery.

Jako deuterium (D) se označuje atom s jádrem 2H, které obsahuje jeden proton a jeden neutron. Od běžného vodíku se liší především větší atomovou hmotností. Deuterium je stabilní izotop, který nepodléhá radioaktivní přeměně a v přírodě se běžně vyskytuje vedle lehkého izotopu vodíku. V průměru připadá jeden atom deuteria na 7000 atomů normálního vodíku. Ve spojení s kyslíkem tvoří deuterium tzv. těžkou vodu, D₂O.

Kulička ze zmrzlého deuteria je používána coby palivo pro laserem řízenou termonukleární fúzi. Svazek laserů dopadajících ze všech stran na kuličku ji stlačí natolik, až v jejím jádru vznikne dostatečná teplota a tlak pro zapálení jaderné fúze. Samotné stlačování je ovšem velmi obtížné a jen zřídkakdy vede k úspěchu. Kdyby byl k dispozici materiál, ve kterém jsou deuteriové atomy natěsnány podstatně blíže k sobě a tedy „předstlačené“, bylo by zapálení laserem řízené fúze podstatně jednodušší. Takovýto materiál představuje velmi husté deuterium.

Nový typ deuteria vzniká katalytickou reakcí za nízkého tlaku a teploty kolem 300°C. Jeho atomy jsou ve stavu zvaném Rydbergova hmota - http://en.wikipedia.org/wiki/Rydberg_matter - a vytvářejí miniaturní shluky, ve kterých jsou jádra jednotlivých atomů vzdálena pouhé desítky pikometrů. Elektrony se v takovémto shluku pohybují volně coby elektronový plyn a poskytují tak velmi hustému deuteriu některé vlastnosti kovů.

Leif Holmlid, profesor chemie na univerzitě v Gothenburgu, uvedl, že zatím bylo připraveno jen mikroskopické množství nového materiálu. Je velmi těžký. Jeho krychle o hraně 10 cm by vážila neuvěřitelných 130 tun. Právě takové deuterium s vysokou hustotou má podle představ vědců významnou úlohu při vzniku hvězd, nejblíže bychom ho možná nalezli v gigantických planetách jako je Jupiter.

Holmlid předpokládá, že velmi husté deuterium může být velmi efektivním palivem v jaderné fúzi řízené lasery. Při tomto typu fúze se nepracuje s radioaktivním tritiem, jehož použití coby paliva se předpokládá při reakcích v magnetických nádobách, například tokamacích. Využití velmi hustého deuteria zatím brání jeho velmi krátká životnost a náročnost výroby. Jakmile se tyto problémy podaří vyřešit, budeme opět laserové fúzi o něco blíž.