Profesoři laserové fúze - Bruecker a Siegel

O soukromém úsilí v oblasti termojaderné fúze jsme již psali vícekrát. O prvním „soukromníkovi“ zatím ani jednou. Poslyšte příběh, který měl dva konce. Dobrý a špatný. Vůbec prvními fúzními podnikateli byli Americký fyzik Keith Brueckner a podnikatel Kip Siegel. V 60. letech Brueckner sám nezávisle na ostatních přišel s myšlenkou inerciální fúze pomocí laserů.

Autor patentů jak ohřát kapsli fúzního paliva laserovým svazkem byl Keith Brueckner, profesor fyziky na University of California, San Diego. Brueckner měl prsty v mnoha věcech: konzultoval práci na zbraních v Los Alamos, v Ministerstvu obrany (Department of Defense, DoD) a v Komisi pro atomovou energii (Atomic Energy Commission, AEC). Studoval lasery a na konci šedesátých let působil jako poradce v AEC pro řízenou fúzi.

Za pomocí dalších teoretiků z UC San Diego, vyvinul Brueckner simulační program, který uvažoval energii deponovanou laserovými svazky, vedení tepla v plazmatu, rázové vlny a účinek všech fúzních reakcí, které se mohly vyskytnout. V roce 1969 byl program dokončen a některé simulace byly spuštěny. K úžasu autorů kód předpovídal velké množství neutronů - stokrát a vícekrát více než očekávali, když vycházeli z jiných odhadů. Rychle zjistili, že svoji roli hrálo stlačení terčíku.

Keeve „Kip“ Siegel byl typický americký podnikatel. Vzděláním fyzik, stal se profesorem elektrického inženýrství na University of Michigan v Ann Arbor. Většina jeho práce byla soustředěna na rozpoznání letadel a raket pomocí radaru. Patentoval některé své nápady z oblasti radaru a elektronové optiky a v roce 1960 založil společnost Conductor, aby je mohl uplatnit na trhu. Za šest let povznesl společnost na jednu z největších průmyslových firem v tomto oboru, až ji nakonec prodal McDonnel-Douglas za 4 milióny dolarů. Brzy pak vytvořil společnost KMS Industries a postavil ji na národní úroveň tím, že skoupil další malé společnosti s high-tech.

Ke vší konzultační práci pro vládu, Brueckner v několika předchozích letech konzultoval i pro KMC Industries. Brueckner vyprávěl Sieglovi o výsledcích své simulace. Siegl, nyní průmyslník, byl velký nadšenec a prohlásil, že je to něco, čeho by se KMS Industries měla zúčastnit.

24 patentů Bruecknera

Když Brueckner chtěl svoje objevy patentovat, narazil na problém. Pracoval totiž bokem pro vládu na projektu nedůležitém, nicméně tajném, a tak své myšlenky jen tak patentovat nemohl. To Siegla rozvášnilo, neboť tušil, že narazili na zlatou žílu. Siegel zapojil své právníky a nakonec výzkum zůstával utajený pod vládním dohledem, KMS Industries ale nedostala žádnou vládní podporu, neměla žádný přístup k výzkumu AEC a nesměla zaměstnat bývalé zaměstnance AEC. Nicméně dvojice mohla laserovou fúzi zkoumat. Siegel se rozhodl Bruecknera podpořit, ten opustil UN San Diego a odešel za Sieglem do Michiganu.

Závod zvaný laserová fúze

Zatím se závod zvaný laserová fúze slibně rozvíjel. Zvětšoval se výkon laseru, počet svazků a místo laserového media klasického Nd:sklo (vlnová délka 1 μ) se začal prosazovat CO₂ (10 μ) z Los Alamos. Se Sovětským svazem, reprezentovaným Basovem z Fyzikálního ústavu Lebeděva, soutěžilo několik institucí ve Spojených státech. Především to byl Livermore, kde tým Johna Nuckollse věnoval hodně úsilí simulacím, a pak v roce 1974 začal stavět 10 joulový laser. Noví zaměstnanci v čele s Johnem Emmetem sestrojili laser Cyclop s výkonem 100 J. Na universitě v Rochesteru skupina kolem Moshe Lubina založila Laboratory for Laser Energy (LLE) a zkoušela čtyřsvazkový laser Delta o výkonu 1 kJ. Lubin v Nature popsal reaktor s nádobou s tlustými stěnami z tekutého lithia. Stěny z tekutého kovu jsou dnes moderní novinkou. Naše dvojice, či spíše Kip Siegel, založil v roce 1969 společnost KMS Fusion, která převzala závazky KMS Industries ohledně laserové fúze. Navzdory potokům, či spíše veletokům peněz plynoucím ze státní pokladny do výzkumu laserové fúze národních laboratoří se fúzní neutrony objevily - v zařízeni KMS Fusion! V soukromé firmě!

Jak naplnit kuličku?

Brueckner strávil zběsilé tři roky odvrácením laboratoře od krachu. Najal 80 vědců a techniků, nasmlouval General Electric k výrobě laseru podle svých představ, modifikoval budovy, které Siegel zajistil v Ann Arbor a instaloval laser. Jeho tým vymyslel jednoduchý způsob, jak sestrojit fúzní terčík. Udělali malinký balónek se stěnami z mimořádně tenkého skla. Aby balonek naplnili směsí DT, obklopili jej směsí DT při vysokém tlaku více než 50 atm a ohřáli na 500 ^oC. Při vysoké teplotě začalo sklo DT dostatečně propouštět a DT difundoval dovnitř balónku. Potom kuličky ochladili a palivo zůstalo uvězněno ve skle. Podle návrhu byly kapsle ochlazeny na mimořádně nízkou teplotu.

Mezitím Siegel neúnavně sháněl peníze pro výzkum. Byl fúzí doslova posedlý. Shromáždil 8 milionů od British company Burnmach Oil a navýšil o dalších 20 miliónů prodejem několika částí KMS Industries, ale ukázalo se obtížné přesvědčit ostatní investory, aby se přidali před tím, než Siegelova hypotéza předvede skutečné výsledky.

Soukromníci vyhráli

Výsledky se objevily v roce 1974, kdy začaly jejich skleněné terčíky komunikovat s novým laserem od General Electronics. Protože měli pouze jeden laser, Bruecknerova skupina odrážela jeho světlo dvěma speciálně navrženými eliptickými zrcadly, aby rozdělení při dopadu na kulový terčík bylo rovnoměrné. Pulzy laseru – dodávající 100 Joulů během 0,3 ns – stlačily DT palivo na desetinásobek normální hustoty a zařízení k potěšení celého týmu produkovalo spoustu neutronů, často sedm miliónů během jednoho výstřelu.

Brueckner se zúčastnil říjnového setkání Americké fyzikální společnosti v Albuquerke v Novém Mexiku. Popis experimentu byl velmi pochvalně přijat přítomnými odborníky. Tento komerční startup se zdál vítězem v soutěži, kterou někteří nazvali „neutronovým derby“. K dalšímu nasypání soli do ran pánům v Livermoru došlo v březnu 1975. Energy Research and Development Administration (ERDA)  obdařila KMS Fusion smlouvou ve výši 350 000 dolarů na ověření počítačových simulací výzkumníků z Livermore.

Vše je složitější

Siegel utratil 20 milionů na KMS Fusion kanibalováním vlastní společnosti, ze které prodal 42 divizí, aby zaplatil laboratoř Ann Arbor, která se stala jednou z vedoucích v laserové fúzi. Ale Brueckner a KMS Fusion zjistili (stejně jako jejich soupeři v Livermore a v Rochesteru), že stlačování fúzního terčíku je mnohem komplikovanější, než se očekávalo, a překonání nestabilit a interakce laser – plazma bude vyžadovat větší a mnohem dražší lasery. Brueckner se domníval, že si to Siegel nemůže dovolit, a tak na podzim 1974 odešel z KMS Fusion a vrátil se do UC San Diego. Siegel byl nyní bez svého klíčového vědce a bez peněz na udržení fúzní laboratoře.

Ve čtvrtek ve 2 hodiny odpoledne 13. března 1975 se sešli zástupci všech institucí zabývajících se ve Spojených státech výzkumem laserové fúze před generálmajorem Ernestem Gravesem, vedoucím divize vojenských aplikací v ERDA, která financovala inerciální udržení fúze. Posledním řečníkem byl Kim Siegel, který ke všeobecnému překvapení nezačal mluvit o výzkumu laserové fúze, kde byl dosud americkou jedničkou, nýbrž o tom jak pomocí fúze vyrábět zemní plyn! (Zde si dovolím připomenout knihu Charlese E. Gray: ZELENÉ SLUNCE, o které jsme psali v https://www.3pol.cz/cz/rubriky/recenze/2181-charles-e-gray-zelene-slunce.

Smutný konec KMS Fusion

Nicméně požádal ERDA o financování nebo půjčku 60 miliónů na tři roky pro elektrárnu, s doplňkem 15 milionů od KMS Industries a 40 miliónů od Texas Gas. Jak se blížil ke konci své prezentace, Siegl se náhle zastavil uprostřed věty. Ztišené publikum čekalo, až bude pokračovat, ale on vyslovil slovo mrtvice a zhroutil se. Session byla přerušena než sanitka odvezla Siegla do George Washington University Hospital. Zemřel v 5 hodin následující ráno a jeho sen o generaci fúzní energie privátním sektorem a výrobě plynu pomocí neutronů, zemřel s ním. KMS Fusion pokračovala v práci ve stejné oblasti, ale už nikdy jako velký hráč v laserové fúzi. Rochester naopak získal finance, které hledal, a o rok později v dubnu byl položen základní kámen stavby budovy pro laser Omega.