Jaderná fyzika a energetika

Obrovský fúzní reaktor ITER, který se právě staví v jižní Francii, má být prvním fúzním zařízením na světě, které dosáhne pozitivní energetický výtěžek. To znamená, že nám vydá více energie, než kolik jí musíme do uskutečnění fúzní reakce vložit. Nebude však ještě elektrárnou, ale stále jen experimentálním zařízením. Jak tedy poznáme, že fúzní výkon je dostatečný? Pomohou nám malé štěpné komory, či spíše komůrky o rozměru tužky, které budou umístěné blízko plazmatu, aby „počítaly“ neutrony – produkty fúzní reakce. Mohou se zdát titěrně malé v porovnání s 23 500 tunovým tokamakem ITER,  hrají však veledůležitou roli. Měřením neutronového toku z plazmatu budou tato vysoce přesná zařízení pomáhat vědcům sledovat výstupní fúzní výkon.

Od zničení jaderné elektrárny Fukušima vlnou cunami uplynulo 5 let. A dalších odhadem 50 let potrvá, než se okolní území vyčistí. Jedním z největších problémů se jeví množství půdy skryté z povrchu některých území zasažených radioaktivní kontaminací. Na hromadách se kupí pytle s půdou a listím. Vláda uvedla, že v prefektuře Fukušima je takto uskladněno více než 9 milionů pytlů. Některé z nich se přesunou do nejbližší zóny k elektrárně, kam je zakázán vstup. Japonsko vymýšlí složitý postup likvidace a uložení podobného nízkoaktivního odpadu – největším problémem je právě množství. Polovina z odhadovaných 28 milionů metrů krychlových materiálu přitom není vůbec kontaminována, ale je to spíše „vedlejší produkt“ nápravného procesu. Plán na třídění a postavení dočasných úložišť již je hotový.

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)