Jaderná fyzika a energetika

Kulový (nebo kulatý?) tokamak je už dlouho v hledáčku fúzních fyziků, ať už v Culham Science Centre ve Spojeném království, nebo Princeton Plasma Physics Laboratory ve Spojených státech. Britské tokamaky Start, modernizovaný MAST, nebo americký NSTX jsou dnes pojmy a výzkumy na nich pokračují přinejmenším stejně intenzivně, jako na klasických tokamacích. Kulové tokamaky zvětšily poměr malého a velkého poloměru toroidální vakuové komory na úkor centrálního solenoidu (primárního vinutí tokamakového transformátoru) tak, že průřez jejich vakuové komory připomíná přepůlené jablíčko bez jaderníku. Novou kapitolu kulových tokamaků se pokouší psát druhá generace vysokoteplotních supravodičů, která dokáže pracovat s magnetickými poli více než dvakrát silnějšími, než jaká fungují u současných standardních tokamaků. Výkon plazmatu roste se čtvrtou mocninou intenzity magnetického pole!

V roce 2016 se scházejí tři milníky projektu mezinárodního tokamaku ITER: 70 let od udělení patentu fúzního reaktoru, 60 let od prolomení fúzní informační železné opony a 10 let od uzavření Smlouvy o ITER. Sedmdesát let výzkumu řízené termojaderné fúze tak pokrývají výročí od nesmělých počátků cesty, která začala skromným doutnavým výbojem ve skleněné výbojce a došla k vakuové komoře, kterou projede patrový autobus. Zvedne-li tokamak ITER závoru před další cestou mířící k fúzní elektrárně, to ukážou nejbližší roky.

Nové sedmnáctimetrové chladicí ventilátorové věže, které vyrostly v areálu Jaderné elektrárny Dukovany, nenahradí stávajících osm hyperboloidických věží. Pouze je doplní v případě, kdyby se zřítily v důsledku tak nepravděpodobné události, jako je extrémní vichřice nebo zemětřesení. Hlavně však budou chladit důležité komponenty elektrárny, a to i za extrémních teplot +/- 46,2 stupňů Celsia. Věže  odolají větru až 252 km za hodinu a otřesům země do výše 5,5 stupně Richterovy stupnice. Jejich výstavbou se dále posílí bezpečnost Jaderné elektrárny Dukovany. Doporučení vzešlo z výsledků tzv. stress-testů, které v minulých letech proběhly po celé Evropě.

Počata byla v Ženevě, narodila se v Reykjavíku a pokřtěna byla ve Vídni. Kdo? Smlouva USA & SSSR o spolupráci při výzkumu řízené termojaderné fúze. William F. Martin, výkonný tajemník rady národní bezpečnosti a zvláštní asistent Ronalda Reagana, považoval mezinárodní spolupráci ve výzkumu fúze za „jediný hmatatelný výsledek dohody“ v Ženevě.

(Pokračujeme v seriálu: první díl vyšel 24. 6. 2015 zde  http://www.3pol.cz/cz/rubriky/jaderna-fyzika-a-energetika/1705-jak-to-bylo-s-fuzi-cast-prvni, druhý díl 24. 9. 2015 zde http://www.3pol.cz/cz/rubriky/jaderna-fyzika-a-energetika/1749-jak-to-bylo-s-fuzi-cast-druha, třetí 28. 11. 2015 zde http://www.3pol.cz/cz/rubriky/jaderna-fyzika-a-energetika/1750-jak-to-bylo-s-fuzi-cast-treti, čtvrtý 28. 1. 2016 zde http://www.3pol.cz/cz/rubriky/jaderna-fyzika-a-energetika/1771-jak-to-bylo-s-fuzi-cast-ctvrta , pátý 28. 2. 2016 zde http://www.3pol.cz/cz/rubriky/jaderna-fyzika-a-energetika/1770-jak-to-bylo-s-fuzi-cast-pata)

Na přelomu let 2015 a 2016 jsme byli svědky obrovského vzrůstu zájmu o německý stelarátor Wendelstein ze severoněmeckého Greifsfaldu, kde má pobočku německý Ústav fyziky plazmatu Maxe Plancka z Garchingu. Noviny se předháněly v líčení skvělých perspektiv tohoto zařízení na jadernou fúzi, dokonce sama německá kancléřka asistovala u slavnostního spouštění. Nejeden novinář se nechal unést a psal o tom, že konečně tento podivuhodný stroj vyřeší problém fúze, a že tokamaku ITER vlastně nebude třeba. Nechceme činit opak a na úkor stelarátoru vychvalovat jen tokamaky. Oba tyto typy fúzních experimentálních zařízení mají své místo ve vědě a jistě přinesou pokrok. Zažehnutí prvního plazmatu ve Wendelsteinu je v každém případě významnou událostí. Pokusme se identifikovat nedostatek jinak úspěšného tokamaku ve srovnání se stelarátorem, a co tokamak podniká, aby nedostatek odstranil.

V roce 2012 ITER Organization podepsala se španělskou společností Equipos Nucleares SA (ENSA) smlouvu o svařování vakuové komory tokamaku.  Svařování komponenty o hmotnosti 8 000 tun bude trvat dvěma stovkám specialistů čtyři roky a přijde celkem na 74,5 miliónů eur. Ropovod Družba se „svařoval“ 10 let, ten však měřil 4 000 km. Smlouva zahrnuje kromě vlastního spojení devíti segmentů zkoušky svařování na místě stavby, vývoj speciálních svařovacích technologií, vývoj a zkoušení svařovacích automatů a prověření kvalifikovanosti obsluhy. Koncem roku 2015 předvedla společnost ENSA testování prototypů svařovacích nástrojů. Vakuová komora patří k budovanému termojadernému experimentálnímu reaktoru ITER, který sedm partnerů staví od roku 2007 na jihu Francie 96 kilometrů severně od Marseilles.