Jaderná fyzika a energetika

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.

V polovině listopadu z murmanského přístavu vyplul pilotní univerzální ledoborec Arktika na svou první pracovní plavbu. Nabral kurz do Karského moře a do poloviny prosince bude pracovat v oblasti Severní mořské cesty. Jaderný ledoborec nové třídy Arktika je připraven zajišťovat doprovod nákladních lodí po celé délce Severní mořské cesty. První plavba potrvá tři týdny. Po absolvování první plavby se Arktika vrátí zpět do svého domovského přístavu v Murmansku, kde doplní zásoby. Koncem prosince vyrazí opět na Severní mořskou cestu. Během zimy a léta bude nový ledoborec pomáhat nákladním lodím v plavbě zamrzajícím polárním mořem.