Jaderná fyzika a energetika

Ruská korporace pro atomovou energii Rosatom plánuje postavit jadernou elektrárnu malého výkonu s modulárním reaktorem RITM-200 poblíž obce Usť-Kujga v Jakutsku (jedna z republik Ruské federace). Projekt výstavby malé jaderné elektrárny navazuje na dohodu uzavřenou mezi Rosatomem a Jakutskem v roce 2019. V roce 2020 byly dokončeny terénní průzkumy a nyní probíhají laboratorní analýzy vzorků. Výstavba elektrárny má být podle plánů dokončena v roce 2028.

Do podzimu 2020 byl největším fungujícím tokamakem evropský JET v britském Culhamu. Nyní ho předstihl japonský JT-60SA objemem plazmatu 130 m³ (proti 80 m³ v JET). Nic to nemění na tom, že JET je stále jediným tokamakem, který může pracovat se směsí deuterium – tritium a tudíž uvolňovat fúzní energii ve významném měřítku. I tokamak v japonském Naka bude pomáhat svým výzkumem na svět tokamaku ITER, který se staví v jižní Francii.

Přestože největším a nejviditelnějším tématem loňského roku byla epidemie covid-19, v oblasti české jaderné energetiky se udála spousta zajímavých věcí. Po několika letech došlo k významnému posunu velkých projektů výstavby nových jaderných bloků a hlubinného úložiště, Temelín i Dukovany zvládly náročné období na jedničku a čeští odborníci potvrdili, že jaderný výzkum se značkou CZ je na světové úrovni a že Česko stále patří mezi jaderné lídry.

Čína oznámila, že tokamak HL-2M vyrobil 4. prosince 2020 svoje první plazma! I tento čínský nováček se snaží připravit půdu pro ITER, mezinárodní tokamak, který se staví v jižní Francii a má být prvním, který vyrobí víc energie, než kolik se do reakce vloží. První plazma v ITER se očekává v roce 2025.

Pro odvod tepla generovaného během provozu tokamaku bude ITER vybaven systémem chladicí vody. Vnitřní povrchy vakuové nádoby (obal a divertor) se musejí chladit na přibližně 240 °C jen několik metrů od plazmatu horkého 150 milionů stupňů. K odvádění tepla z vakuové nádoby a jejích součástí a k chlazení pomocných systémů, jako jsou vysokofrekvenční systémy ohřevu plazmatu a generace elektrického proudu, systém chlazené vody (chilled water system CHWS), kryogenní systém a napájecí a distribuční systém cívek, se bude používat voda. Systém chladicí vody obsahuje několik uzavřených smyček pro přenos tepla plus systém odvodu tepla otevřenou smyčkou (Heat Rejection System, HRS). Teplo generované v plazmatu během fúzní reakce deuteria s tritiem se bude odvádět prostřednictvím systému chladicí vody tokamaku do systému chladicí vody komponent a do systému HRS, který odvede teplo do životního prostředí.

Termojadernou fúzi zatím umíme v laboratoři. Z laboratoře k funkční elektrárně se jí snaží pomoci zatím nejúspěšnější pokusná zařízení –tokamaky. Největší z nich, ITER, staví sedm partnerů v Cadarache na jihu Francie: EU, Rusko, Čína, USA, Japonsko, Jižní Korea a Indie. Palivem bude směs deuteria a tritia ve stavu plazmatu. Řada menších tokamaků po celém světě se mezitím snaží ITERu připravit půdu. Jedním z nich je evropský tokamak v anglickém Culhamu – JET. Je držitelem několika rekordů - dokázal vyprodukovat 22 MJ fúzní energie, špičkový výkon 16 MW a podíl celkového fúzního výkonu ku dodávanému tepelnému příkonu 0,65. Dokonce se mu podařilo udržet plazma 4 sekundy při stabilním fúzním výkonu 4 MW. První plazma v ITER se očekává v roce 2025.