Jaderná fyzika a energetika

Tokamak (původem ruský) je v současnosti jediným pokusným zařízením schopným vyvolat termojadernou reakci na Zemi. Jediný tokamak schopný termojadernou reakcí uvolnit významné množství fúzního výkonu (a největší současný tokamak v provozu) je evropský tokamak JET v anglickém Culhamu. Podařilo se mu to v tzv. DT (deuteriové-tritiové) kampani v letech 1991 až 1997. Jednalo se o dvě důležité věci: o principiální důkaz uskutečnitelnosti DT reakce na Zemi a o světovou prioritu, kdy soupeřila Evropa se Spojenými státy. JET opravdu protrhl fúzní pásku jako první (použil 90 % deuteria : 10 % tritia). V roce 1993 následoval americký tokamak TFTR s poměrem DT 50:50 a jeho výkon 10 MW překonal v roce 1997 tokamak JET dodnes trvajícím rekordním výkonem 16,5 MW. Nicméně poměr uvolněného fúzního výkonu a ohřevového příkonu byl menší než jedna: Q = 0,65, takže se fúzní reakcí získaly ani ne dvě třetiny energie, kterou bylo potřeba do uskutečnění reakce vložit. Tokamak TFTR Američané v roce 1996 rozmontovali. Zdolat fúzní Mont Everest znamená překonat hranici Q = 1!

Většina filipínské produkce koření, sušené zeleniny a dalších rostlinných potravin závisí na jediném přístroji pro mikrobiologickou dekontaminaci - ozařovači gama ve Filipínském ústavu pro jaderný výzkum (Philippine Nuclear Research Institute (PNRI)) v Quezon City poblíž Manily. V tropickém podnebí je sterilizace potravin ionizujícím zářením nejlepší volbou. Požadavky na ošetření stoupají a zařízení, které má už odslouženo mnoho let, přestává stačit. PNRI ve spolupráci s Mezinárodní agenturou pro atomovou energii (IAEA), připravuje jeho rekonstrukci a modernizaci a také uvažuje zapojit soukromý sektor do zřízení komerčního ozařovače.

Řádově o stovky megawatthodin elektřiny vyrábí elektrárna Temelín v těchto dnech více než v letním období. Důvodem jsou nízké venkovní teploty a úpravy, které energetici v posledních letech provedli. Denní rozdíl ve výrobě proti létu odpovídá roční spotřebě několika stovek domácností. Navíc se tak děje v období, kdy je v Česku dlouhodobě vyšší spotřeba. Nízké teploty svědčí i Jaderné elektrárně Dukovany a všem klasickým elektrárnám chlazeným přes chladicí věže, které v zimě také vyrábějí více elektřiny než v létě.

Plutonium je kov, ale nepřitahuje ho magnet. Proč? Zdá se, že vědci rozluštili „chybějící magnetismus“. Skupina vedená Markem Janoschekem z Los Alamos National Laboratory odhaluje zjištění o elektronech v atomech plutonia, které by mohlo vést k přesnějšímu předvídání a vyladění vlastností nových materiálů.

Asi před půl rokem jsme psali o nových typech jaderného paliva odolného proti haváriím (https://www.3pol.cz/cz/rubriky/jaderna-fyzika-a-energetika/2231-jaderne-palivo-odolne-proti-nehodam). Jeden z typů, které vybrala k testování americká firma Westinghouse, pochází z výzkumu českých vědců. Výsledky výzkumu odborníků z Fyzikálního ústavu AV ČR, ČVUT a firmy Westinghouse představují novou metodu ochrany povrchu zirkoniových palivových prvků antikorozními nanokrystalickými diamantovými (NCD) vrstvami připravenými metodou depozice z plynné fáze.

Tokamak je skvělým představitelem úspěšného výzkumu principu řízené termojaderné fúze pomocí magnetického pole. Magnetické pole slouží jednak k izolaci termojaderného média – horkého plazmatu – a tím i vůbec jeho udržení po delší dobu, jednak k měření nejrůznějších parametrů plazmatu. Zatímco k izolaci slouží mnohatunové kolosy, k měření stačí „cívečky“ o hmotnosti několika gramů, často mající jediný závit. V tom případě mluvíme o smyčkách. Diagnostika magnetickou smyčkou (flux loop) nacházející se uvnitř zařízení může poskytnout obsluze informace o tvaru okraje, energii i stabilitě plazmatu.