Jaderná fyzika a energetika

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?

V kontejnmentu argentinského reaktoru Aucha II je instalována souprava pro detekci neutrin. Je součástí americko-argentinského experimentu, jehož cílem je získat více informací o dosud stále víceméně tajemných částicích. Jaderné elektrárny se již dříve využívaly pro studium neutrin, ale toto je první takový experiment prováděný uvnitř kontejnmentu.

Demonstrační vysokoteplotní plynem chlazený reaktor HTR-PM (High Temperature Gas-Cooled Reactor-Pebble-bed Module) s tzv. oblázkovým palivem v lokalitě Shidaowan v čínské provincii Šan-tung dosáhl svého počátečního plného výkonu se „stabilním provozem v režimu dva reaktory s jedním strojem“. Elektrárna je vybavena dvěma malými reaktory (každý o výkonu 250 MW_t), které pohánějí jednu parní turbínu o výkonu 210 MW_e. Je vlastněna konsorciem vedeným společností China Huaneng (47,5 %), dceřinou společností China National Nuclear Corporation (32,5 %) a Institutem jaderných a nových energetických technologií univerzity Tsinghua (20 %), která je lídrem v oblasti výzkumu a vývoje.

Dnešní veřejnost už velmi dobře chápe, že spotřeba uhlovodíkových energetických zdrojů by se měla omezit, protože jejich spalování k získání energie, včetně dopravy, je jedním z největších znečišťovatelů životního prostředí – je zdrojem až 75 % emisí skleníkových plynů. V uplynulých dvaceti letech se kapacita výroby elektřiny zdvojnásobila a do roku 2050 se má ztrojnásobit. Sice se neustále diskutuje o tom, že je třeba znečištění snižovat, ale bez znatelných výsledků. Stále 85 % energie na zemi pochází ze spalování fosilních paliv.

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.

20. října 2022 oznámila společnost General Atomics (GA) se sídlem v San Diegu v Kalifornii nový koncept fúzního pilotního závodu (FPP, Fusion Pilot Plant), který má poskytovat čistou, bezpečnou a ekonomicky životaschopnou fúzní energii. Koncept FPP společnosti GA využívá ustálený, kompaktní pokročilý návrh tokamaku, kde je fúzní plazma udržováno po dlouhou dobu, aby se maximalizovala účinnost, snížily se náklady na údržbu a prodloužila se životnost zařízení. „Nadšení pro energii z jaderné syntézy je na historickém maximu jak v soukromém průmyslu, tak ve vládě,“ řekla Dr. Anantha Krishnan, senior viceprezidentka General Atomics Energy Group. „Těšíme se na spolupráci s našimi partnery, aby se naše vize pro ekonomickou energii z jaderné syntézy stala realitou. Nyní je čas na fúzi a General Atomics plánuje jít v čele."