Rubriky

I kdyby Spojené státy americké v roce 1998 dodržely slovo a pokračovaly v projektu ITER a nemusel se po jejich odstoupení rozpočet snižovat a velikost tokamaku ITER zmenšovat, nestačil by projektovaný výkon nového plazmatu k vyzkoušení odolnosti konstrukčních materiálů vůči tokům fúzních neutronů. Jen by nebyly dnes náklady na testovací zařízení tak vysoké.

Ať už je jejich velikost jakákoli, fúzní zařízení jsou jemné, složité a drahé technologie. Jak postupuje výzkum a experimentální programy se rozšiřují a prohlubují, všechny vědecké instituce běžně cítí potřebu mít nová zařízení s dodatečnými výzkumnými kapacitami, moderním vybavením nebo exotickými rysy. Když už upgrade není možný, "staré" zařízení se objeví na neoficiálním "second-hand trhu". Zde se častěji daruje než prodává - stejně jako by dnes člověk asi obtížně prodával sice dokonale funkční, ale ne docela špičkový počítač. Podívejme se na pár takových tokamaků z druhé ruky.

Jeden z nejflexibilnějších a nejlépe vybavených tokamaků pro výzkum fúze na světě prochází v současné době významnými vylepšeními, která usnadní cestu k elektrárnám na principu jaderné fúze. Nové vybavení umožní studium fyziky hořícího plazmatu a jeho udržení. Zatím nejúspěšnější zařízení pro studium termojaderné fúze – tokamak – není nic jiného, než zvláštní druh elektrického transformátoru. Jako takový, je tokamak v principu pulzní zařízení. Vědci a technici usilovně pracují na odstranění, nebo alespoň zmírnění této nevýhody tokamaku. To znamená prodloužit pulzy plazmatu na co nejdelší dobu, ideálně dosáhnout nepřerušovaného režimu činnosti.

Pro všechny, kteří přispěli k návrhu a vybudování největšího zdroje negativních iontů na světě, to byl slavnostní okamžik. Generální ředitel ITER Bernard Bigot stiskl spínač a uvedl do pohybu řetězec signálů, na jehož konci se na obrazovce objevilo krátké plazma. Proběhlo veřejné testování svazku neutrálních částic.

Standardní klasifikace řízené termojaderné fúze rozeznává dva přístupy: inerciální (Inertial Confinement Fusion, ICF) a magnetický (Magnetic Confinement Fusion, MCF). Magnetické udržení využívá omezujícího vlivu magnetického pole na volnost pohybu nabité částice. Plazma se na termojadernou teplotu ohřívá v magnetické nádobě. Inerciální fúze nepoužívá žádné síly k udržení, ale vychází ze základní vlastnosti hmoty, ze setrvačnosti. Všechny procesy potřebné k uvolnění fúzní energie – ionizace, ohřátí a fúze – musí proběhnout v palivu rychleji, než se palivo v důsledku kinetického odstředivého tlaku rozletí do prostoru. Oba přístupy vycházejí z krajních hodnot součinu Lawsonova kritéria:

hustota × doba udržení energie ≥ funkce teploty a typu fúzní reakce

Velkou hustotu a krátkou dobu udržení využívá inerciální udržení, malou hustotu a dlouhou dobu udržení umožňuje magnetické udržení. Je tu však ještě "něco mezi".

Když jsem v jedné z kapitol knížky Soukromý kapitál ve výzkumu řízené termojaderné fúze (vydané Akademií věd ČR v roce 2017) psal o tom, že známý MIT (Massachusets Institute of Technology) se snaží z "laboratorní novinky osmdesátých let minulého století“ (vysokoteplotních supravodičů REBCO (Rare Earth Baryum Copper Oxide) vytvořit komerční produkt použitelný kupříkladu v tokamaku, hledal MIT investora pro tokamak založený na REBCO supravodičích. Mluvilo se o projektovaném „cenově dostupném, robustním a kompaktním tokamaku“ ARC (Affordable Robust Compact) s téměř dvojnásobnou indukcí magnetického pole 23 Tesla ve srovnání se špičkovou hodnotou 13 Tesla v centrálním solenoidu tokamaku ITER. A hle! Dnes se společnost Commonwealth Fusion Systems (CFS) za pomoci 50 milionů dolarů italské firmy Eni pustila do projektu, na jehož konci by měl být tokamak s vysokoteplotními supravodiči YBCO (ytrium-baryum-copper-oxide).