Fúze vládní, fúze soukromá a….fúze čínská

Zlámaný pětník bych nevsadil na to, že v Argentině někdo ví, že existuje v daleké Evropě nějaké město Sokolov, stejně tak, že v Sokolově někdo ví o tom, že na začátku minulého století se v jejich městě narodil jakýsi Ronald Richter. A přece, červencovou středu se v Sokolově objevil argentinský filmový štáb, který natočil první záběry celovečerního dokumentu jménem Huemul. Huemul je ostrov v nádherném patagonském jezeru Nahuel Huapi, kde Ronald Richter postavil v roce 1950 první ústav na výzkum řízené termojaderné fúze na světě.

Když v roce 1951 Ronald Richter tiskovou konferencí v paláci Casa Rosada v Buenos Aires uvolnil stavidla systematickému výzkumu řízené termojaderné fúze, do čela energetickému proudu se rychle dostal Sovětský svaz geniální trojicí Olega Lavrentěva, Jegenije Tamma a především Dmitrije Sacharova. Ve Spojených státech to byl astrofyzik horolezec a lyžař Lyman Spitzer. Fyzikální svět se učil skloňovat slova jako „stelarátor“ a především „tokamak“.

Trocha historie

V roce 1956 rozboural fúzní železnou oponu Igor Kurčatov vystoupením před třistačlenným auditoriem v britském Harwellu: Výboje v plynech – cesta k řízené termojaderné reakci. V roce 1968 Sovětský svaz na třetí Mezinárodní konferenci o fyzice plazmatu a termojaderné fúzi ústy Lva Arcimoviče přesvědčil celý svět, že tokamak je ta správná cesta vpřed! Do třetice všeho dobrého opět zástupce Sovětského svazu Jevgenij Velichov naočkoval svět plazmatu myšlenkou mezinárodního tokamaku a v roce 2007 byla zahájena stavba tokamaku ITER.

První letopočet předpokládaného dokončení ITER byl 2016. Pak rok 2019, 2025 a dnes to je 2034. Za desítky let se na scéně objevily Německo, Británie, Francie, Japonsko a především Čína.

Na scéně Čína

Navzdory desetiletím vedoucího postavení USA, které vystřídalo po rozpadu Sovětského svazu Rusko,  dnes v jaderné fúzi utrácí dvakrát tolik Čína. A staví své projekty rychleji, aby v komerční fúzi předběhla USA. Kupříkladu satelitní snímky ukazují, že Čína rychle buduje jakési obří zařízení…ne nepodobné princetonskému National Ignition Facility. Fúze, tento dosud nepolapitelný, neomezený a čistý zdroj energie zaznamenal rychlý příliv soukromých finančních prostředků, protože poptávka po energii pro umělou inteligenci prudce roste, s miliardami od společností jako Sam Altman z OpenAI, Microsoft a Google.

Vstupuje soukromý kapitál

Turbulentní léta devadesátá rozpustila ve všech příslušných evropských státech myšlenku světlých zítřků pod vedením strany a zejména Sovětský svaz ztratil v turbulentních devadesátých létech  z ekonomických důvodů vedoucí postavení ve výzkumu řízené termojaderné fúze ve světě. Jeho místo zaujaly Spojené státy. Ty konečně fúzní svět zaujaly něčím novým, a to myšlenkou, že budou prvním státem na světě s komerční fúzní elektrárnou. V rámci odvážné priority se objevila v roce 2019 idea INFUZE.  Zatímco v České republice fúzní odborníci na oblast bádání soukromníků pohlížejí s rozpaky, ve Spojených státech spatřil světlo světa program INFUSE, který se snažil finančně zainteresovat spolupráci národních fúzních laboratoří právě společně se soukromníky. Ministerstvo pro energii USA si od spolupráce slibuje doslova a do písmene výhody na obou stranách – krátce a stručně: rychlejší využití fúzní energie v praxi. Rychlejší, než kdyby obě strany pracovaly na stejném tématu odděleně. Zdá se, že American Fusion Project sdružující dvanáct privátních společnosti zabývajících se termojadernou fúzí a Ministerstvo pro energii USA našly společnou řeč. INFUSE dodá výzkumu i výzkumníkům nejen energii, ale i peníze.

Projektů je mnoho – ale který splní Lawsonovo kritérium?

Vraťme se k českým pochybnostem. Hezký a přehledný článek Slavomíra Entlera Jaderná fúze: úskalí soukromých konceptů (https://www.osel.cz/13965-jaderna-fuze-uskali-soukromych-konceptu.html)  naznačuje, že fúzní zařízení schopná plnit Lawsonovo kritérium jsou zatím jen tokamak a stelarátor.

HTS (High Temperature Supraconducting) a jeho kamarádi z řad tokamaků a stelarátorů či jejich kulových variant: (Commonwealth Fusion Systems, USA; Tokamak Energy, UK;) nebo stelarátorů (Renaissance Fusion, Francie; Type One Energy Group, USA; Helical Fusion, Japonsko; Proxima Fusion, Německo; Gauss Fusion, Německo). Navrhované inovace mohou mít velký přínos, avšak jejich realizace z hlediska Lawsonova kritéria je obvykle obtížná, či spíše zcela nemožná.

Jiný šálek čaje představují různá udržení a ohřev vstřícných shluků plazmatu – plazmoidů okořeněných FRC konfigurací: (Helion Energy, USA; Princeton Fusion Systems, USA) nebo reakce vodíku s bórem - HB palivo (TAE Technologies, USA; LPP Fusion, USA). Jinými slovy Magneto-inerciální koncepty. Koncepci fúze magnetizovaných terčů je známý General Fusion z Kanady. Lockheed Martin Skunk Works, USA; Princeton Fusion Systems… USA by asi udělal dobře, kdyby zůstal u letadel, která zvládá na výbornou. Jinak mi jejich návrh fúzního reaktoru připomíná známou pohádku „Jak pejsek s kočičkou pekli dort“. Od každého nápadu něco a vytčený cíl – transportovatelná fúzní elektrárna – kde nic tu nic.

Marketing

V roce 2024 druhý milník vývoje mírové fúze – spolupráce dvou komunit, vládní a soukromé, (první milník by začátek spolupráce dvou komunit politických – východní a západní; Kurčatov v Harwelu) ve vývoji termojaderné fúze zvýraznil soukromé společnosti: TAE Technologies, Commonwealth Fusion Systems, Helion Energy s fantastickými plány na elektřinu z fúze do poloviny třicátých let. V době, kdy ITER teprve spouští do tokamakové jámy (už podruhé) první z devíti sektorů vakuové komory, ve které by se cca za deset let mělo zažehnout první plazma, CFS už uzavírá smlouvu s Google o dodávce 200 MW fúzní elektřiny začátkem třicátých let z reaktoru, který se ještě nezačal stavět. Což zhodnotil můj kolega: „Myslím, že jde hlavně o marketing a kolik kdo z toho vytříská prachů.“ S čímž vřele souhlasím.

Určitě jsme neprobrali všechny společnosti, které se snaží privátní kapitál transformovat do fúzní elektrárny. O dvou se ale ještě zmínit musím. KMS Fusion byla první a hned úspěšná. Vyrobila použitelné terčíky pro inerciální fúzi. Kurt Milton Siegl tragicky podlehl infarktu při přednášce o svém patentu v roce 1975. Druhá společnost, EMCC, je významná ze dvou důvodů. Jednak šéf Robert Bussard se znal s Olegem Lavrentěvem a jednak jejich stejný nápad vyrábí neutrony v základních školách…

Faktem je, že jen co 27. května 2024 skončil přelomový workshop na staveništi ITER „Jak vám můžeme pomoci?“, uzavřely smlouvu mezivládní ITER organization a privátní TAE Technologies. Nejen to, britský, Culham Science Center – známé sídlo již legendárního tokamaku a rozmontovaného JET pozval CCF kanadský soukromý General Fusion do těsné blízkosti bývalého fúzního skvostu a dokonce slíbil místo a finance na podporu kanadského magnetizovaného terčíku.

A zase ta Čína

Ovšem pozor! Více zdrojů než Spojené státy na technologii jaderné fúze vyčleňuje Čína! S ročními výdaji 1.5 miliardy dolarů, téměř dvojnásobek rozpočtu, který dává USA. Toto úsilí zahrnuje vybudování rozsáhlého kampusu pro technologii jaderné syntézy v Che-fej a vytvoření národního konsorcia pro jadernou syntézu pod vedením China National Nuclear Corporation. Vědci předpovídají, že Čína by mohla překonat USA a Evropu ve schopnostech magnetické fúze během tří nebo čtyř let.

Čína intenzivně pracuje i na dalších tokamacích a fúzních zařízeních. Nový tokamak BEST (Burning Plasma Experimental Superconducting Tokamak) by měl být dokončen v Chei-fej v roce 2027. Ten by se měl, jako odstavený tokamak JET ve Velké Británii, zaměřit na studium reakcí deuteria a tritia.  Fúzní výkon, kterého by měl dosáhnout, je 130 MW. Mimochodem JET se zapsal výkonem 16 MW. Čína nabízí účast ve výzkumech s využitím tohoto zařízení mezinárodní komunitě.

Čína chce v konečném důsledku co nejdříve realizovat svůj prototypový projekt termojaderné elektrárny DEMO, který by ji i v této oblasti dostal na špici vývoje ve světě. Je to ve shodě s celkovou čínskou strategií dostat se do čela světového vědeckého a technologického rozvoje. Pochopitelně nejen v termojaderné fúzi.

Francouzský WEST sice letos překonal čínský EAST, ale „studeným“ plazmatem. Necháme se překvapit.

Současnost tedy vynesla dva fenomény čeřící fúzní moře: komunistická vládní fúze v Číně a kapitalistická soukromá fúze v USA, Německu, Británii a Francii. Mezi nimi se blýská (rozhodně nechci říci potácí), téměř již 20 let, mnohonárodní tokamak ITER.

Dlouho se škodolibě opakuje, že „fúze je energií budoucnosti. A vždycky bude“. Nyní se však s přílivem soukromých investic o svatý grál energie – neomezenou a čistou energii – ucházejí další startupy a kupříkladu společnost se sídlem v CCS Oxfordu ve Velké Británii – Tokamak Energy - věří, že už je blízko. A řada jiných říká totéž! Marketing?

A Čína?

Hezký článek zde: https://ct24.ceskatelevize.cz/clanek/veda/fuzni-reaktor-iter-ma-otestovat-jak-ochocit-silu-slunce-je-to-projekt-celeho-lidstva-rika-jeho-349484