Nejžhavější sen pod Sluncem

Třípól měl tu čest, že byl přímo u křtu nejnovější knihy o jaderné fúzi na českém knižním trhu. Šéfredaktorka Marie Dufková jí byla 3. listopadu kmotrou. Knížku napsal prof. RNDr. Jan Mlynář , PhD., a RNDr. Věra Krajčová, PhD. z fakulty jaderné a fyzikálně inženýrské ČVUT. Název „Nejžhavější sen pod Sluncem“ by mohl nezasvěcené knihkupce vést k domněnce, že knížka patří do oddělení erotické literatury, jak trefně poznamenal při křtu na jaderné fakultě odborný redaktor prof. RNDr. Petr Kulhánek, CSc. Podtitul ale vše vysvětlí: Termojaderná fúze a ITER.

První kapitola představuje Slunce – zdroj neuvěřitelného tepelného výkonu, k němuž vzhlížely od nepaměti všechny pozemské civilizace jako k bohu. Pouhé čtyři lidské generace nás dělí od chvíle, kdy britský astrofyzik Arthur Eddington ve své přednášce pro Britskou královskou společnost označil jako pravděpodobný zdroj úžasné energie hvězd (i Slunce) slučování vodíku na hélium (fúzi). V roce 1920 to byla odvážná hypotéza, kterou však další vědecká pozorování potvrdila. Například, věděli jste, že každou sekundu proletí nehtem každého našeho prstu několik desítek miliard neutrin ze Slunce? Výsledek fúzních reakcí... Jaké to je v nitru Slunce, čím se liší fyzikální plazma od plynu a že Slunce hoří klidně miliardy let jen proto, že srážka dvou protonů je velmi málo pravděpodobná – se také dozvíte v první kapitole. A čím více o Slunci víme, tím jsme překvapenější, co ještě nevíme...

Slunce – Bůh – dává lidstvu energii, a tak se lidstvo už dlouho snaží vytvořit si „lidskou hvězdu“. Touha po lidské hvězdě je tématem druhé kapitoly. Nevyhneme se vysvětlení jaderné a vodíkové bomby, smutné historie zneužití snahy o ovládnutí přírodních sil. Zdálo se snadné udělat „bombu“ tak malinkou, že by sloužila jako pohon strojů, podobně jako zážehy paliva ve spalovacích motorech pohánějí auta. Sledujeme úvahy vědců a dozvíme se, co je magnetické udržení či Lawsonovo kritérium.

Kapitola Velmi horké donuty, jak název napovídá, vysvětluje velmi podrobně a názorně vše kolem tokamaků. Podkapitoly pak rozebírají speciality jako stelarátory, pinče, sféromaky. Dozvíme se, jaké mají dnes jednotlivé typy zařízení výsledky, jak se zajišťuje vakuum, čistota plazmatu, způsoby měření vlastností plazmatu, metody ohřevu plazmatu atd.

Čtvrtá kapitola už nás přivádí k ITERu. Její název je provokativní, ale velmi přiléhavý: Jednadvacet let jináče aneb V očekávání dítěte ITER. V roce 1985 na summitu jaderných velmocí dojednali záměr postavit termojaderný reaktor president USA Ronald Reagan a generální tajemník KSSS Michail Gorbačov. Trvalo pak dlouhých 21 let, než projekt ITER spatřil světlo světa. Postupně se přidali další partneři, dnes na něm spolupracuje USA, Rusko, Evropská unie, Čína, Japonsko, Korejská republika a Indie. I když se čtvrtá kapitola hodně dotýká politiky (bez dohody velmocí by tak rozsáhlý projekt těžko vznikl), její hlavní náplní je vysvětlit, proč musí být ITER velký, a že je vlastně ještě docela malý na to, co od něj očekáváme. Až ji budete číst, budete překvapeni, na čem všem v mezinárodní politice záleží, aby se lidstvo dohodlo na projektu, který by mohl vyřešit energetiku na tisíce let.

Pátá kapitola už představuje Dítě jménem ITER, jeho zrození, růst a vývoj. Od hloubení základů, přes stavbu prvních budov po rozdělení úkolů jednotlivým participujícím zemím a jejich Národním agenturám. Jsou dopodrobna rozebrané jednotlivé systémy, součásti a zařízení, s vysvětlením, k čemu jsou, jak fungují, jaká se skrývá fyzika za jejich principem. Komponent je více než milion. Přiléhavě je ITER nazván „Největší puzzle na světě“ - vizte např. ve videu zde: https://www.youtube.com/watch?v=MP2aV26X-70

ITER není jediným řešením fúze, o které se lidé pokoušejí. ITER znamená latinsky „cesta“. Co kdyby se podařilo najít cestu jinou, kratší a jednodušší? Proto je tu šestá kapitola Kamarádi ITER. Mionová katalýza, studená fúze, bublinková fúze, pyrofúze, pinče, plasma fokus, magnetická zrcadla, konfigurace s obráceným polem, to jsou jen některé nejznámější cesty. I když se zpočátku zdají neschůdné, autoři je nezavrhují, vysvětlují na nich další fyzikální úskalí na cestě k fúzi. Důležité je, že podnikatelé fúzi věří a do výzkumu se vkládá soukromý kapitál (v Třípólu jsme o tom již několikrát psali) – je to dobré znamení.

Nebylo by správné, vedle jiných systémů – kamarádů – opomenout Rodiče ITER. Sedmá kapitola nás vrátí do historie energetiky. Lidstvo spotřebovává čím dál víc energie a bude potřebovat ještě víc a ještě víc. Přitom desítky let investuje mnohem více prostředků např. do vývoje aut než do vývoje nových energetických zdrojů. Zdá se vám projekt ITER drahý? Volkswagen s Toyotou investují do výzkumu a vývoje každý rok několikanásobně větší prostředky, než celá civilizace dává do všech projektů výzkumu termojaderné fúze! Celková částka za Mistrovství světa ve fotbale v r. 2022 asi pětinásobně přesáhla cenu projektu ITER... Sedmá kapitola se dotýká klasické energetiky, skleníkového efektu, obnovitelných zdrojů a jaderné energetiky založené na štěpení, která je zatím jediným silným a stabilním zdrojem bez emisí skleníkových plynů. Kdy už bude elektřina z fúze? Vtipkuje se, že každý rok je to za dvacet let. Posledním datem je rok 2060 - autoři trpělivě vysvětlí, jak se k tomuto odhadu nyní přišlo. Po ITERu musí přijít DEMO a pak teprve snad komerční elektrárny.

Báječná kapitola na závěr: Příbuzní ITER. Autoři měli skvělý nápad, že zařadili pro srovnání další velké vědecké projekty. Mezi nejznámější příklady velké vědy (Big Science) patří mezinárodní středisko jaderného a částicového výzkumu CERN, Mezinárodní vesmírná stanice ISS, projekty Evropské kosmické agentury ESA, americké NASA a Evropské jižní observatoře ESO, Světové oceánografické středisko GOC-I, Evropská laboratoř molekulární biologie EMBL a další.

S velkým nadšením jsem si přečetla dodatek Víte, že..., kam autoři shromáždili zajímavosti a perličky z „fúzního života“, některé z přímé pracovní zkušenosti profesora Mlynáře.

Těžko bychom našli publikaci, která dovede vysvětlit problematiku termojaderné fúze lépe a jednodušeji. A zároveň zábavně a velmi poučně. Je napsaná svižně, jak to jen Honza Mlynář umí. Knížka obsahuje 318 fotografií a barevných nákresů a 11 perokreseb vtipně a názorně vysvětlujících některé fyzikální záležitosti.

Autoři

Prof. RNDr. Jan Mlynář, CSc, je nejen vynikající fyzik a pedagog, ale zejména zkušený popularizátor vědy. Pracoval u evropského tokamaku JET (Společné evropské středisko fúzního výzkumu EFDA JET, Culham Science Centre), ve švýcarském Lausanne (Centrum výzkumů fyziky plazmatu CRPP EPFL), a u českého tokamaku Compass v Ústavu fyziky plazmatu AV ČR. Nyní se věnuje výzkumu a výuce termojaderné fúze na FJFI ČVUT, kde také založil speciální pracoviště Plasmalab (https://www.3pol.cz/cz/rubriky/jaderna-fyzika-a-energetika/2818-plasmalab-ctu-nas-priblizi-k-provozu-prvni-fuzni-elektrarny)

RNDr. Věra Krajčová, PhD., je středoškolská pedagožka, učí na Gymnáziu Jana Nerudy a vede centrum Elixíru do škol pro učitele fyziky na Praze 5. Knížku doplnila postřehy z pohledu středoškolského učitele, z nichž vznikla doprovodná příručka pro učitele fyziky. Jakmile příručka vyjde, čtenáři Třípólu se to dozvědí mezi prvními.