Rubriky

Více než deset let přednáším, píšu a čtu o objevu termojaderné fúze zhruba v následujícím schématu: Arthur Eddington (1882–1944) spoluorganizoval a zúčastnil se dvou výprav za zatměním Slunce. Poslední v roce 1919 na Princově ostrově změřila ohyb světla hvězdy hmotou Slunce a podpořila tak obecnou teorii relativity jeho dobrého známého, kterým nebyl nikdo jiný než Albert Einsten (1879–1955). Eddington se dobře vyznal ve slunečních procesech a jako první odhadl, že na Slunci produkuje helium fúze vodíku.

Palivem tokamaku ITER bude směs deuteria a tritia ve stavu plazmatu. Deuterium je přítomno v každé sloučenině obsahující běžný vodík. Není velký problém tuto 1/6000 z vodíkové sloučeniny osvobodit. Složitější to je s tritiem. Radioaktivní tritium jako surovinu na Zemi nenajdete, neboť se díky své radioaktivitě rychle rozpadá (poločas rozpadu je 12,32 let). Musí se vyrábět. V roce 2035 se do deuteria v ITER napustí tritium a zapálí se termojaderná reakce, která zasype stěny reaktoru, respektive moduly obalu, produkty reakce – neutrony. Neutrony dokážou přeměnit lithium na potřebné tritium. Tuto reakci v průmyslovém měřítku zatím nikdo nezkoušel. První zkušenost poskytne ITER.

Do podzimu 2020 byl největším fungujícím tokamakem evropský JET v britském Culhamu. Nyní ho předstihl japonský JT-60SA objemem plazmatu 130 m³ (proti 80 m³ v JET). Nic to nemění na tom, že JET je stále jediným tokamakem, který může pracovat se směsí deuterium – tritium a tudíž uvolňovat fúzní energii ve významném měřítku. I tokamak v japonském Naka bude pomáhat svým výzkumem na svět tokamaku ITER, který se staví v jižní Francii.

Čína oznámila, že tokamak HL-2M vyrobil 4. prosince 2020 svoje první plazma! I tento čínský nováček se snaží připravit půdu pro ITER, mezinárodní tokamak, který se staví v jižní Francii a má být prvním, který vyrobí víc energie, než kolik se do reakce vloží. První plazma v ITER se očekává v roce 2025.

Pro odvod tepla generovaného během provozu tokamaku bude ITER vybaven systémem chladicí vody. Vnitřní povrchy vakuové nádoby (obal a divertor) se musejí chladit na přibližně 240 °C jen několik metrů od plazmatu horkého 150 milionů stupňů. K odvádění tepla z vakuové nádoby a jejích součástí a k chlazení pomocných systémů, jako jsou vysokofrekvenční systémy ohřevu plazmatu a generace elektrického proudu, systém chlazené vody (chilled water system CHWS), kryogenní systém a napájecí a distribuční systém cívek, se bude používat voda. Systém chladicí vody obsahuje několik uzavřených smyček pro přenos tepla plus systém odvodu tepla otevřenou smyčkou (Heat Rejection System, HRS). Teplo generované v plazmatu během fúzní reakce deuteria s tritiem se bude odvádět prostřednictvím systému chladicí vody tokamaku do systému chladicí vody komponent a do systému HRS, který odvede teplo do životního prostředí.

Termojadernou fúzi zatím umíme v laboratoři. Z laboratoře k funkční elektrárně se jí snaží pomoci zatím nejúspěšnější pokusná zařízení –tokamaky. Největší z nich, ITER, staví sedm partnerů v Cadarache na jihu Francie: EU, Rusko, Čína, USA, Japonsko, Jižní Korea a Indie. Palivem bude směs deuteria a tritia ve stavu plazmatu. Řada menších tokamaků po celém světě se mezitím snaží ITERu připravit půdu. Jedním z nich je evropský tokamak v anglickém Culhamu – JET. Je držitelem několika rekordů - dokázal vyprodukovat 22 MJ fúzní energie, špičkový výkon 16 MW a podíl celkového fúzního výkonu ku dodávanému tepelnému příkonu 0,65. Dokonce se mu podařilo udržet plazma 4 sekundy při stabilním fúzním výkonu 4 MW. První plazma v ITER se očekává v roce 2025.