Jaderná fyzika a energetika

Jaderná energetika se vyšvihla na přední stránky světových novin na konferenci COP28 v Dubaji, kde se 2. prosince sešli lídři 22 zemí ze čtyř kontinentů, aby oznámili deklaraci  o globálním ambiciózním cíli ztrojnásobit do roku 2050 celosvětovou kapacitu jaderné energie, aby byly splněny klimatické cíle a energetické potřeby. Toto přelomové prohlášení vyzvalo Světovou banku, regionální rozvojové banky a mezinárodní finanční instituce, aby zahrnuly jadernou energii do svých půjček, a zároveň zdůraznilo potřebu bezpečných dodavatelských řetězců, aby se urychlilo zavádění této technologie.

Návštěva rodícího se tokamaku ITER by nebyla úplná bez nahlédnutí do jámy Tokamak, kde se stroj postupně montuje a bude svařovat z devíti sektorů. Po několik let sloužil jako pozorovací místo pro návštěvníky  jeden z rovníkových „vstupních/výstupních portů“ (velkých otvorů skrze bioštít a kryostat). Místo ale současně sloužilo jako průchod k lešenářským schodům vedoucím dovnitř a ven z jámy pro nejrůznější práce uvnitř tokamakové jámy, jako je kupříkladu metrologie. Proto pro návštěvy musel být uzavřen.

Trojbudoví (jinak Tokamak Complex) je trojice budov na staveništi tokamaku ITER, které dominuje 60 metrů vysoká budova Tokamak a k ní připojená stejně vysoká montážní hala. První v sobě ukrývá vlastní tokamak, který se nyní postupně plní devíti sektory vakuové komory a cívkami toroidálního pole. Vedle budovy Tokamak jsou dvě menší – budova Tritium a budova Diagnostika. V současné době se usilovně pracuje ve všech třech budovách.

Jak zajistit spolehlivou dodávku energie daleko v moři, na ostrově nebo na odlehlém pobřeží? Typickou odpovědí je použití generátorů na fosilní paliva. Ale protože sílí snahy o globální dekarbonizaci energetiky, mohlo by být jednou z odpovědí použití plovoucí jaderné elektrárny (FNPP).

V sedmdesátých letech bylo jasné, že tokamak pro termojadernou fúzi udrží plazma potřebnou dobu, bude-li dostatečně velký. Stavěly se giganti JET (1983, EU), TFTR (1982, USA), JT-60 (1985, Japonsko), T-15 (1988, SSSR) a další. Divertor, protažený průřez vakuové komory, supravodivé vinutí hlavních cívek (a nejlépe všech, nejenom hlavních) byly jejich charakteristické znaky. Známkou kvality bylo dosažení H-modu – režimu vysokého udržení.

Pak se začal budovat největší z největších: v roce 2007 proběhly archeologické průzkumy tři kilometry od Cadarache, sídla vlajkové lodi francouzské termojaderné fúze – tokamaku ToreSupra. Byla zahájena stavba tisíciletí – stavba tokamaku ITER. Před historickým rokem dlouho trvalo, než kandidaturu vzdalo Japonsko ve prospěch Evropy. Nebylo to zadarmo. Jedna z odměn byla spoluúčast Evropy při stavbě celosupravodivého japonského tokamaku JT-60SA. Nebyla to modernizace JT-60, nýbrž stavba zcela nového zařízení.

Tokamak je v podstatě transformátor. Primární vinutí u tokamaku ITER se nazývá centrální solenoid. První tokamaky, jako správné transformátory, měly obě vinutí, primár a sekundár navinuté na jhu, aby se magnetický tok příliš nerozptyloval do prostoru. Poslední tokamaky používají tzv. vzduchový transformátor, to je transformátor bez jha. Magnetický tok primáru je tak silný, že intenzita v místě sekundáru – provazce plazmatu – stačí vybudit požadovaný elektrický proud. Hmotnost a náklady, které se absencí jha ušetří, se také počítají. Elektrický proud vybuzený v plazmatu plazma nejen ohřívá, ale spolu s magnetickým polem vnějších cívek izoluje plazma od stěn vakuové komory.