Jaderná fyzika a energetika

Ve vesmíru byl dražší než Apollo pouze projekt vesmírné stanice ISS. ITER je na Zemi projektem v dosavadní historii dokonce daleko nejdražším. Faktem je, že program Apollo byl více méně produktem studené války Východu a Západu, zatímco ITER je produktem, který začal studenou válku naopak rozpouštět. Na počátku dobývání vesmíru si mnozí kladli otázku, k čemu je to dobré kromě získání politické prestiže. Na úplném počátku „dobývání“ termojaderné pevnosti však bylo přesně dáno, proč se tak děje. Možná neuškodí, když si připomeneme postoj CERNu v roce 1958, v okamžiku, kdy mu Euratom chtěl svěřit dohled nad začínající evropskou termojadernou fúzí: „My se zabýváme základním výzkumem (CERN), zatímco výzkum termojaderné fúze má jediný cíl – připravit termojaderná kamna.“ Hledejme, co dva mimořádné programy spojuje! Co mají Apollo a ITER společné?

Před čtyřmi roky se předpokládalo, že nastává renesance jaderné energetiky. Dnes jsou však jaderné elektrárny postupně odstavovány z provozu, a to dokonce i před ukončením své životnosti. V poslední době byla například uzavřena jaderná elektrárna v Cumbrii za 15 miliard liber. V USA jsou ve výstavbě čtyři nové reaktory. Jejich výstavba se opožďuje o řadu let a původní investiční náklady jsou překračovány o miliardy dolarů. A dosud není jasné, zda tyto reaktory v Jižní Karolíně a v Georgii budou vůbec dokončeny a kdo je bude provozovat, protože jejich výrobce, společnost Westinghouse Electric, požádala 29. března 2017 o vyhlášení úpadku. Je to jedna z posledních soukromých společností, která ještě staví jaderné reaktory. Co se vlastně stalo?

Představit všechny materiály používané v tokamaku ITER, byť jen heslovitým způsobem, by bylo nad síly jednoho článku. Všimněme si ale jedné zajímavosti, která na první pohled popírá dosavadní snahy o co nejvyšší kvalitu termojaderného plazmatu. Jsou případy, kdy nám nežádoucí turbulence v plazmatu naopak pomáhají.

Vždy jsem si myslel, že vojenské ambice řízené termojaderné fúze jsou dávnou minulostí studené války, kdy se mocnosti předháněly ve vývoji vodíkových pum. Rok 2011 mě vyléčil z mé naivity. Tehdy začal výzkum elektromagnetické katapultáže stíhaček z letadlových lodí. V květnu 2017 se americký prezident Trump pozastavoval nad dlouhotrvajícím a bezvýsledným výzkumem, ale už 28. července poznal, že se mýlil. Pomocí elektromagnetického katapultu EMALS odstartoval první pilotovaný Hornet z paluby letadlové lodi USS Gerald R Ford. Vedlejší výsledek výzkumu jaderné fúze a přípravy tokamaku ITER.

Při využívání jaderné energie vzniká mnoho radioaktivních izotopů. Během zkoušek jaderných zbraní se mnoho izotopů    rozptýlilo do životního prostředí po celém světě. Nejhorší pověst v tomto ohledu má izotop plutonia 239 - je to totiž nejlepší materiál k vytvoření termonukleární bomby. Přitom ale nepatří ani k nejrozšířenějším, ani k nejnebezpečnějším.

Britský tokamak JET je od listopadu minulého roku mimo provoz, a to až do září 2017, kdy bude připravena konfigurace pro činnost se směsí DT (deuterium-tritium). Co se při odstávce konkrétně dělá? Před zprovozněním zařízení je nutná kalibrace diagnostik, musí se vyjmout a analyzovat vzorky – na příklad se zjišťuje, kolik paliva a kolik nečistot a prachu zůstalo po posledním provozu. Buduje se infrastruktura pro rozptylový injektor pelet v současné době vyráběný v Oak Ridge National Laboratory v USA, který umožní výzkumníkům studovat scénář potlačování disrupcí (nestabilit vedoucích ke kolapsu výboje). Probíhá podrobná analýza vysoce úspěšné kampaně z roku 2016 a připravují se zkoušky s reakcemi deuterium-deuterium a tritium-tritium na rok 2018 a deuterium-tritium (DT) v letech 2019 a 2020. Spojený evropský torus (Joint European Torus, JET) je největším tokamakem na světě a jako jediný může pracovat se směsí deuterium-tritium. Stojí v Culhamu u Oxfordu a je provozován jménem evropských partnerů sdružených v konsorciu EUROfusion.