Obrázek číslo 9

Výzkum termojaderné fúze, která má uvolnit energii k výrobě elektřiny, se dnes provozuje bud pomocí laserů (inerciální udržení) nebo magnetického pole (magnetické udržení). Magnetické silokřivky při druhém způsobu mohou být uzavřené anebo otevřené. Reprezentantem otevřených silokřivek jsou takzvaná magnetická zrcadla, tj. solenoid ukončený silnějšími magnetickými poli - magnetickými zrcadly -, zatímco uzavřené silokřivky mají stelarátory či tokamaky ve tvaru nafouknuté pneumatiky. Dětskou nemocí magnetických zrcadel jsou jejich kvasiotevřené konce, které mají odrážet co nejvíce termojaderného plazmatu zpět do interakčního prostoru. Mají odrážet, ale neodrážejí. Jejich hlavní předností měla být konstrukční jednoduchost oproti uzavřeným systémům, ale neodstranitelné úniky nedokonalými zrcadly tuto přednost postupně potlačily.

Vývoj obou konceptů probíhal zpočátku souběžně, ale dnes suverénně vedou tokamaky. Nicméně v pionýrských padesátých letech minulého století nebylo jasné, co nebo kdo v nevyhlášeném souboji zvítězí. Raná léta výzkumu fúze byla zahalena rouškou tajemství, takže nic nebylo skutečně publikováno až do roku 1955, kdy byla tato vědní oblast odtajněna. V důsledku toho vznikla myšlenka použít zrcadlové udržení plazmových částic pro řízenou fúzi nezávisle v USA, kde je připisována R. F. Postovi, a v SSSR, kde ji navrhl G. I. Budker. Oba tedy navrhli koncept udržení zrcadly nezávisle v roce 1954.

Bylo ještě třetí jméno?

Věnujme nyní pozornost obrázku, kterým je překreslená skica technika R. Richtera. Podle něho Ronald Richter (psali jsme o něm zde: Jak to bylo s fúzí – část čtvrtá | 3 pól - Magazín plný pozitivní energie) současně zkoušel svou termojadernou ideu rázové vlny ve výboji současně na dvou zařízeních. Tato se lišila vzájemnou polohou magnetického a elektrického pole. Zatímco v Thermotronu (tak nazval R. Richter svoje hlavní zařízení, kterému věnoval většinu času zejména v Argentině na ostrově Huemul) je základem elektrický oblouk, kde je elektrické pole na silokřivky magnetu kolmé – na obrázku je to číslo 12, jsou na obrázku číslo 9 obě pole rovnoběžná. Jinými slovy: Termotron byla základní Richterova koncepce experimentálního zařízení, v němž měl vzniknout krátkodobý stav vhodný pro termojadernou reakci.

Náčrt připojený k očitému svědectví Maria Della Janny představuje, pokud je známo, jediný dochovaný a ucelený soubor technických i vědeckých údajů, přístrojového vybavení a zařízení na ostrově Huemul. Jannův náčrt přináší pozoruhodné zjištění: Richterův výzkum na ostrově Huemul byl mnohem rozsáhlejší, než se dosud vědělo či předpokládalo.

Ale očividně uvažoval i o druhé koncepci, kterou si načrtnul pod číslem 9. Proč Richter druhému zařízení, jehož obrázek silně připomíná zobrazení základní koncepce magnetického zrcadla pro udržení termojaderného plazmatu, nevěnoval téměř žádnou pozornost?

Ronald Richter totiž při svých pokusech o termojadernou fúzi vice méně zkusmo používal vysokofrekvenční pole, dokonce ultrazvuk, a dvě vzájemné polohy obou polí elektrického a magnetického mají důvod „je to na zkoušku“. Richter nebyl ve svých experimentech striktně systematický a většina novinek v jeho pokusech vycházela z předpokladu „co kdyby to vyšlo“, a tak místo zkřížených polí na obrázku 12 zkusil pole rovnoběžná, jak jsou na obrázku 9, aniž očekával najisto výsledek – termojadernou fúzi.). Od svých začátků v Sokolově Richter zkoušel elektrická a magnetická pole zkřížená, zatímco rovnoběžná pole se objevila až na jeho projektu v Huemulu v Argentině. Měl na ně konečně čas i místo! Snad z mého vyprávění neplyne, že Richter objevil pro termojadernou fúzi magnetická zrcadla, to bych si netroufal tvrdit. Ale příroda sama je objevila už dávno.

Polární záře je vlastně přírodní magnetické zrcadlo

Zemské magnetické pole je na pólech zahuštěno a je obdobou magnetického zrcadla na krajích solenoidu. Magnetické silokřivky, přirozené cesty, po kterých se pohybuji nabité částice, tak zvětšují na pólech svou koncentraci a jak počet nárazů a excitace okolních neutrálních částic roste, tak roste i počet deexcitací a tím i počet vyzářených fotonů. Zelená a červená barva v polární záři značí deexcitovaný kyslík, fialová a modrá dusík. Čím více Slunce emituje nabitých částic, tím intenzivnější je polární záře.

Kdo tedy magnetické zrcadlo objevil?

Richard Post spolu s Geršem Budkerem nezávisle publikovali zrcadlovou nádobu pro udržení termojaderného plazmatu až v roce 1954. Trvalo jim dva roky zkoušek, než usoudili, že mají před sebou rovnocenného soupeře ostatním konceptům: tokamakům, stelarátorům, pinčům, a dalším. Post, Budker a řada dalších se více či méně neúspěšně pokoušela ucpat axiální ztráty zrcadlových pastí. Američané zejména pod vlivem veleúspěšných tokamaků zakončili národní zrcadlovou pouť gigantickým MFTF-B (Mirror Fusion Test Facility - B). Ukončení projektu udělali ještě týž den odpoledne, kdy zrcadlo bylo dopoledne slavnostně spuštěno. Sověti a Japonci pokračovali do dnešní doby. Nicméně hit zvaný HTS (High‑Temperature Superconductors, tedy použití supravodičů, které nepotřebují extrémní chlazení) oživil zrcadlovou snahu novým zařízením i v Americe. Psali jsme o tom, že ve Wisconsinu se zkouší zrcadlo WHAM s vysokoteplotními supravodiči (WHAM, magnetická zrcadla | 3 pól - Magazín plný pozitivní energie).

Richter si v Argentině od roku 1952 „užíval“ nuceného státního „starobního“ důchodu – jeho program byl totiž zrušen. Jinými slovy na počátku konceptu magnetického zrcadla, jednoho z pionýrských termojaderných zařízení, stáli v padesátých letech minulého století Gerš Budker z Moskvy, Richard Post z Livermoru a pravděpodobně současně i Ronald Richter. Beklemishev (výzkumník v Budkerově institutu jaderné fyziky) skutečně uvádí Postovy experimenty s ECH v solenoidu se zesílenými konci už v roce 1952 (Microsoft Word - 02-V1-08-12_I-20_beklemishev_5p1.doc). To je pro Richterovu ECH podle Jannovy skici dost zajímavé, protože Richter opustil Huemul 4. 11. 1952. (ECH,  Electron Cyclotron Heating, je metoda ohřevu plazmatu pomocí mikrovln naladěných na cyklotronovou frekvenci elektronů. Elektrony v magnetickém poli rotují kolem siločar; když se do plazmatu pošle elektromagnetická vlna se stejnou frekvencí, elektrony ji rezonančně absorbují a plazma se ohřívá.)

Nemůžeme tvrdit, že Richter magnetické zrcadlo objevil. Ale je zcela oprávněné položit si otázku, zda Richter nebyl vedle Posta a Budkera třetím nezávislým experimentátorem, který se k podobné magnetické konfiguraci dostal už v roce 1952. Klíčové bude rozebrat Jannovu skicu (Die Janna-Skizze-A4), Hahnův popis a hlavně zapojení Richterovy laboratoře. Právě tam by se mohlo ukázat, co vlastně Richterovo ECH zařízení fyzikálně dělalo.

V Argentině používal velmi podobné uspořádání při zcela jiném fúzním programu. Nelze tvrdit, že spoluobjevil magnetické zrcadlo pro termojadernou fúzi, ale je pozoruhodné, že experimentoval s obdobnou magnetickou konfigurací prakticky ve stejné době, jako začínali dosud jediní uznávaní průkopnici.

Zdroje: Osobní výzkum a archiv autora; Microsoft Word - 02-V1-08-12_I-20_beklemishev_5p1.doc; Die Janna-Skizze-A4