Jaderná fyzika a energetika

Nikoho asi nepřekvapí, že francouzské železnice SNCF jsou největším spotřebitelem elektřiny v zemi – vyžadují spoustu megawattů pro pohon pěti set superrychlých vlaků TGV (Train à Grande Vitesse) a k pohonu nespočtu běžných elektrických vlaků. Na druhém místě ve spotřebě elektrické energie jsou hutě; potřebují ohromný výkon pro provoz indukčních pecí, které taví kov před jeho litím do ingotů. Jak se do spolku největších žroutů elektřiny zařadí ITER?

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!