Jaderná fyzika a energetika

První fúzní elektrárny budou spalovat směs izotopů vodíku – deuterium D (těžký) a tritium T (supertěžký). Směs DT má totiž ze všech známých fúzních paliv nejnižší zápalnou teplotu. Dnes se často mluví i o reakci vodíku s borem 11, protože při ní nevzniká nepříjemný neutron, který při DT reakci způsobuje sekundární radioaktivitu konstrukčních materiálů a zhoršuje jejich vlastnosti. Tato reakce však má 20-krát vyšší zápalnou teplotu, což je mimo dosah současné fúzní technologie. Ve významném měřítku dokázaly uvolnit fúzí jadernou energii zatím jen dva tokamaky: JET a TFTR. Podívejme se na přehled DT kampaní.

Marsha Freeman z časopisu EIR (Executive Intelligence Review), se ptá: „Je dobře známo, že je Irán bohatý na naftu. Proč se tedy zabývá fúzní energií?“ Dr. Mahmood Ghoranneviss, Islamic Azad University Teherán, odpovídá: „Poněvadž íránské zdroje nejsou nevyčerpatelné a my tudíž budeme potřebovat nové zdroje energie. Irán bude potřebovat čistou energii a tou je bezesporu termojaderná fúze!“ Tedy žádná solární energie, žádné větrníky, ale slučování jader lehkých atomů – fúzní energie.

Už je to čtvrt století, co chemici Stanley Pons a Martin Fleischmann z University of Utah prohlásili, že se jim podařilo v laboratorních podmínkách při pokojové teplotě dosáhnout jaderné fúze. Od té doby se toto tvrzení občas zesměšňuje, protože nikdo zatím nedokázal prokazatelně, spolehlivě a ke všeobecnému uspokojení reprodukovat jejich výsledky. „Studenou fúzi“ se zkrátka od té doby nepodařilo zopakovat. Tak proč se dnes opět vrací na scénu?

Nikdy si nebyly francouzské Cadarache a japonské Rokkasho tak vzdálené jako onoho slunného dopoledne roku 2005. Tehdy se rozhodlo, že tokamak ITER se postaví v Cadarache a v Rokkasho Muro bude „pouze“ komplex International Fusion Energy Research Centre (IFERC).  Japonsko bylo zklamané. Emoce však vyprchaly a zdánlivě nepřekonatelná vzdálenost se po deseti letech zkracuje na několik minut. Tak dlouho totiž bude trvat, než se data generovaná výstřelem v tokamaku ITER objeví v počítačích Remote Experimentation Centre (REC – Vzdáleného experimentálního střediska) patřících IFERC v původně zapomenuté rybářské vesničce Rokkasho Muro, deset tisíc kilometrů od tokamaku. Nicméně překonat vzdálenost čtvrtiny rovníku je i pro nehmotná data určitý problém…

Přirozený je chaos, pořádek je podezřelý a příroda se mu brání. Jinými slovy, k udržení pořádku je třeba vynaložit energii. V moderním tokamaku, jakým bude ITER, bude potřeba udržovat pořádek například v teplotách. Zatímco ve vakuové komoře bude teplota 150 miliónů (a to už je opravdu jedno, jestli stupňů Celsia nebo kelvinů), jen pár metrů vedle ve vinutí supravodivých magnetů potřebujeme teplotu 4 kelviny. Udržet tyto dvě tolik rozdílné teploty spořádaně tak blízko sebe není vůbec jednoduché!

Slyšeli jste o runaway elektronech (REs)? Neslyšeli? Ani o ubíhajících elektronech? Není divu, v běžném životě se s nimi nesetkáte. Možná v horních vrstvách atmosféry v bouřkově aktivních oblastech, kde lze pozorovat krátké záblesky gama záření TGF (Terestrial Gamma-ray Flashes); ty prý pocházejí právě od ubíhajících elektronů, které mají relativistické rychlosti. Vznikají, když dostatečně poklesne počet srážek elektronů s atmosférou díky rostoucí rychlosti částic. Elektrony nebrzděné srážkami dosahují takřka nadpřirozených rychlostí. Stačí k tomu malé, ale stálé elektrické pole.