Jaderná fyzika a energetika

Po světě se potuluje kolem stovky tokamaků – experimentálních zařízení pro studium řízené termojaderné fúze. A že umějí všelijaké věci: Kazachstan Tokamak Material, KTM, dokáže v Astaně vyměnit vzorek materiálu, aniž napustí vakuovou komoru atmosférickým tlakem. Variabilním magnetickým polem se pyšní TVC, Tokamak à Configuration Variable v Lausanne. Největší tokamak na světě Joint European Torus, JET, v Culhamu má ITER-like stěnu, neboli vnitřní stěna vakuové komory včetně divertoru je pokryta stejným materiálem, jako bude mít tokamak ITER. Nejstarší fungující tokamak na světě GOLEM v Praze můžete ovládat z kteréhokoli místa na zeměkouli. Divertor Tokamak Test, DTT, v italském Frascati bude moci díky nejflexibilnějšímu magnetickému poli v okolí divertoru na světě a nastavovatelnému divertoru hledat takovou konfiguraci, která dokáže umravnit energii více než 10 MW/m² očekávanou na divertoru v kterékoli variantě DEMO – v posledním předstupni fúzní elektrárny. Zařízení Divertor Tokamak Test (DTT) je menší než ITER a má jiný cíl, ale při osobních setkáních u něj se vědci mnoho naučí.

Na staveništi ITER, největšího tokamaku na světě, honosně zvaného „Slunce na Zemi“, se pořád něco děje. Aby ne - podle plánů by už za dva roky měl zahřát své první plazma na cestě za fúzní energií. Nyní právě jde o cívky. Hned za cívkou centrálního solenoidu (primárního vinutí „transformátoru“ (k němuž lze v principu tokamak přirovnat), za gigantickými cívkami toroidáního pole (18 kusů) je právě nyní v centru pozornosti šest cívek pole poloidálního, které budou online hlídat polohu budoucího plazmového provazce, aby se nedotkl stěn vakuové komory. Tyto cívky,  jako obruče obepínající sud, obepínají „tělo“ tokamakového reaktoru.  Některé cívky jsou malé -  PF1 a PF6, některé větší - PF2 a PF5, a největší jsou 24 metroví obři PF3 a PF4. Jejich vinutí se musí navíjet na staveništi, neboť jsou tak velké, že by byly nepřepravitelné. Cívky PF2 a PF5 jsou již navinuty a zkompletovány, a cívky PF3 a PF4 se dokončí v nejbližších letech. Navíjecí zařízení již není třeba a uvolnilo místo v hale pro další úkoly.

Společnost Westinghouse Electric Company a Ansaldo Nucleare podepsaly novou smlouvu o spolupráci na vývoji jaderné elektrárny 4. generace využívající technologii olovem chlazeného rychlého reaktoru – LFR (Lead-Cooled Fast Reactor). Jihokorejská společnost Kepco Engineering & Construction Company (Kepco E&C) a Daewoo Shipbuilding & Marine Engineering (DSME) podepsaly Memorandum o porozumění o spolupráci při vývoji plovoucích jaderných elektráren. Společně budou podporovat vývoj technologií pro pobřežní jaderné elektrárny. Dotřetice americká společnost Ultra Safe Nuclear Corp (USNC) a jihokorejské společnosti Hyundai Engineering (HEC) a Korea Atomic Energy Research Institute (KAERI) podepsaly memorandum o  porozumění o pětileté spolupráci, jejímž cílem bude vývoj technologií, které zvýší schopnosti mikromodulárního reaktoru (MMR) vyrábět a dodávat elektřinu, teplo a vodík.  

Není žádným tajemstvím, že pokračováním (věřme, že úspěšného) projektu tokamaku ITER bude zařízení, pro které se obecně přijal název DEMO – demonstrační elektrárna. Projekt by měl vyrábět již elektřinu a s největší pravděpodobností i být zapojen do elektrické sítě daného státu. Ano, státu: zatímco ITER je mezinárodní, DEMO bude národní. V současné době na něj myslí Čína, EU, Korea, USA a také Spojené království!

Někdy se musím hodně zamyslit, zda téma patří do popularizace vědy. Popularizovat termojadernou fúzi kupříkladu mezi technickou komunitou není až tak inovativní a nezbytné, neb tato část společnosti se sama o sobě o fúzi zajímá spíše než třeba fabrika na výrobu módního oblečení pro ženy… Na druhou stranu v prvém případě popularizační snaha padne na úrodnou půdu a rostlinka vyklíčí, zatímco v případě druhém se setkáte, v lepším případě, se zdvořilým odmítnutím. Je to tak opravdu?

Třetí jaderný reaktor Spojených Arabských Emirátů v jaderné elektrárně Barakah už od 10. 10. dodává svou první elektřinu do sítě. Pro SAE je Barakah, první jaderná elektrárna v zemi, klíčovou součástí strategie Net Zero 2050 – tedy dekarbonizace země. Stavět podle korejského projektu se začalo na lokalitě nepříliš vzdálené od Dubaje v r. 2012. První reaktor začal dodávat elektřinu v r. 2020, druhý vloni, třetí letos, v r. 2022.