Rubriky

Cívka poloidálního pole #1 (PF1) je nejmenším prstencovým magnetem budoucího obřího tokamaku ITER, který se staví v jižní Francii. Zároveň je nejmasivnějším a jedním z nejsložitějších. Měří devět metrů v průměru a váží přibližně 160 tun a je nejmenším ze šesti prstencových magnetů, které obepínají tokamak ITER, a jediným, který nevyrobila Evropa. Po šesti letech výroby dorazila na staveniště.

V úplně posledních dnech roku 2021 dosáhl evropský JET, největší ze všech provozovaných tokamaků na světě, svoje vůbec první plazma s vysokým udržením a prakticky zdvojnásobil svůj rekord v uvolňované energii z roku 1997. O rok později, v posledních dnech roku 2022, překonalo National Ignition Facility (NIF) ve Spojených státech prahovou hodnotu, při které se energie vložená do plazmatu rovná energii generované fúzními reakcemi. Co všechno se událo mezi tím na staveništi projektu ITER?

Při stavbě zařízení tak velkého a tak složitého, jako je ITER, nejsou potíže a překážky překvapením – naopak jsou nedílnou součástí výroby, montáže a instalace. Uvažme, že jde o první komponenty svého druhu na světě (přinejmenším co do velikosti). Od prvních fází výroby až po konečné vložení do jámy tokamaku jsou problémy se součástmi stálým a důvěrně známým společníkem. Někdy však uprostřed běžných, téměř každodenních problémů vyvstane problém většího rozměru, takový, který vyžaduje hlubší prozkoumání, kreativitu při navrhování nápravných opatření a co je důležité – čas a rozpočet na opravu. Již dva a půl roku montáže zařízení čelí ITER obavám tohoto druhu, někdy větších, jindy menších. A nyní byly identifikovány závady ve dvou klíčových komponentách tokamaku: tepelných štítech a sektoru vakuové nádoby.

Když jsem poprvé viděl, co se skrývá v „kryolajně“ (Cryoline), měl jsem za to, že na staveništi ITER se připravuje ke startu další raketa na Měsíc. Pak se ukázalo, že z trubek, které jsem pokládal za trysky rakety, nebudou šlehat plameny, ale poteče skrze ně tekuté helium! Místo tisíců stupňů plus téměř tři stovky mínus. Cryoline bude rozvádět „mráz“ vyrobený největším kryohospodářstvím na světě, a ten poteče tam, kde ho tokamak ITER bude potřebovat.

Po světě se potuluje kolem stovky tokamaků – experimentálních zařízení pro studium řízené termojaderné fúze. A že umějí všelijaké věci: Kazachstan Tokamak Material, KTM, dokáže v Astaně vyměnit vzorek materiálu, aniž napustí vakuovou komoru atmosférickým tlakem. Variabilním magnetickým polem se pyšní TVC, Tokamak à Configuration Variable v Lausanne. Největší tokamak na světě Joint European Torus, JET, v Culhamu má ITER-like stěnu, neboli vnitřní stěna vakuové komory včetně divertoru je pokryta stejným materiálem, jako bude mít tokamak ITER. Nejstarší fungující tokamak na světě GOLEM v Praze můžete ovládat z kteréhokoli místa na zeměkouli. Divertor Tokamak Test, DTT, v italském Frascati bude moci díky nejflexibilnějšímu magnetickému poli v okolí divertoru na světě a nastavovatelnému divertoru hledat takovou konfiguraci, která dokáže umravnit energii více než 10 MW/m² očekávanou na divertoru v kterékoli variantě DEMO – v posledním předstupni fúzní elektrárny. Zařízení Divertor Tokamak Test (DTT) je menší než ITER a má jiný cíl, ale při osobních setkáních u něj se vědci mnoho naučí.

Na staveništi ITER, největšího tokamaku na světě, honosně zvaného „Slunce na Zemi“, se pořád něco děje. Aby ne - podle plánů by už za dva roky měl zahřát své první plazma na cestě za fúzní energií. Nyní právě jde o cívky. Hned za cívkou centrálního solenoidu (primárního vinutí „transformátoru“ (k němuž lze v principu tokamak přirovnat), za gigantickými cívkami toroidáního pole (18 kusů) je právě nyní v centru pozornosti šest cívek pole poloidálního, které budou online hlídat polohu budoucího plazmového provazce, aby se nedotkl stěn vakuové komory. Tyto cívky,  jako obruče obepínající sud, obepínají „tělo“ tokamakového reaktoru.  Některé cívky jsou malé -  PF1 a PF6, některé větší - PF2 a PF5, a největší jsou 24 metroví obři PF3 a PF4. Jejich vinutí se musí navíjet na staveništi, neboť jsou tak velké, že by byly nepřepravitelné. Cívky PF2 a PF5 jsou již navinuty a zkompletovány, a cívky PF3 a PF4 se dokončí v nejbližších letech. Navíjecí zařízení již není třeba a uvolnilo místo v hale pro další úkoly.