Rubriky

Určitě jste někdy zkoušeli přiblížit magnety stejným pólem k sobě. Nešlo to a nešlo. Takový nástěnkový magnet má pár gramů. A odpudivá síla je překvapivě velká. Nyní si představte magnet se supravodivým vinutím o hmotnosti 360 tun, kterým se prohánějí desítky kiloampérů elektrického proudu. Elektromagnety cívek toroidálního pole (TFCs) tokamaku ITER na sebe působí silou tisíce tun (fyzikové mi snad odpustí nekorektní, avšak názornou jednotku). Úkolem je upevnit 18 cívek toroidálního pole tokamaku ITER tak, aby se pod touto zátěží nepohnuly, ani v průběhu očekávaných 30 000 plazmatických pulzů, čili během celé jejich předpokládané dvacetileté životnosti. Každý vynucený pohyb může cívky poškodit.

Internetovým světem se toulá velké množství videí o termojaderné fúzi natočených z nejrůznějších úhlů. Jejich délka nepřesahuje pět minut. Z tohoto pohledu osmdesátiminutový Let there be light (LTBL) kanadského dokumentaristy Mila Aung-Thwina je skutečné unikum. Když se dozvíte, že Mila před natáčením o existenci fúze sice věděl, ale o nějakém tokamaku ITER neměl tušení, pak vám nezbude než smeknout. Pochopitelně se v takovém dokumentu musí vyskytnout nepřesnosti, ale zde na celkové vyznění nemají zásadní vliv. Mila si z celé plejády fúzních pokusných zařízení vybral čtyři: tokamak ITER, stelarátor Wendelstein 7-X, zařízení T4 společnosti General Fusion a zařízení Fusion Focus společnosti LPPF. Zatímco jsou první dvě zařízení financovaná vládami (ITER dokonce sedmi), další dvě společnosti hledají investory doslova kde se dá. Kanadskou General Fusion zachránila dokonce Malajsie. Mila tak v jednom dokumentu předložil divákům dva diametrálně různé způsoby financování výzkumu řízené termojaderné fúze. Všimněte si prosím, že Mila nevěnoval ani bajt inerciální fúzi.

Tokamak (původem ruský) je v současnosti jediným pokusným zařízením schopným vyvolat termojadernou reakci na Zemi. Jediný tokamak schopný termojadernou reakcí uvolnit významné množství fúzního výkonu (a největší současný tokamak v provozu) je evropský tokamak JET v anglickém Culhamu. Podařilo se mu to v tzv. DT (deuteriové-tritiové) kampani v letech 1991 až 1997. Jednalo se o dvě důležité věci: o principiální důkaz uskutečnitelnosti DT reakce na Zemi a o světovou prioritu, kdy soupeřila Evropa se Spojenými státy. JET opravdu protrhl fúzní pásku jako první (použil 90 % deuteria : 10 % tritia). V roce 1993 následoval americký tokamak TFTR s poměrem DT 50:50 a jeho výkon 10 MW překonal v roce 1997 tokamak JET dodnes trvajícím rekordním výkonem 16,5 MW. Nicméně poměr uvolněného fúzního výkonu a ohřevového příkonu byl menší než jedna: Q = 0,65, takže se fúzní reakcí získaly ani ne dvě třetiny energie, kterou bylo potřeba do uskutečnění reakce vložit. Tokamak TFTR Američané v roce 1996 rozmontovali. Zdolat fúzní Mont Everest znamená překonat hranici Q = 1!

Tokamak je skvělým představitelem úspěšného výzkumu principu řízené termojaderné fúze pomocí magnetického pole. Magnetické pole slouží jednak k izolaci termojaderného média – horkého plazmatu – a tím i vůbec jeho udržení po delší dobu, jednak k měření nejrůznějších parametrů plazmatu. Zatímco k izolaci slouží mnohatunové kolosy, k měření stačí „cívečky“ o hmotnosti několika gramů, často mající jediný závit. V tom případě mluvíme o smyčkách. Diagnostika magnetickou smyčkou (flux loop) nacházející se uvnitř zařízení může poskytnout obsluze informace o tvaru okraje, energii i stabilitě plazmatu.

V ideálním světě 3D výkresů jsou rozměry komponent předem dané a části pasují dohromady jako čepy a ozubená kolečka v drahých náramkových hodinkách. Reálný svět - dokonce i vysoce přesný svět tokamaku ITER - je jiný: minimálním odchylkám během výrobního procesu se nedá vyhnout, zvláště pokud jsou komponenty vysoké jako šestipodlažní budova...

Pokud myslíte, že je řeč o nějakém fotbalistovi, nemusíte číst dál. Řeč je o korejském celosupravodivém tokamaku KSTAR, který bez vážnější nehody "nastřílel" 20 000 plazmatických výbojů. Dosáhl tak obdivuhodného rekordu.