Rubriky

Výzkum plazmatické samoorganizace najdete na křižovatce energie fúze, astrofyziky a pohonu vesmírných lodí. Je známa nejméně od počátku šedesátých let, i když se jí tak ještě neříkalo. Pod tímto názvem najdeme celou řadu jevů v plazmatu, které jsou široce používané, ačkoli jejich úplná teorie neexistuje. Úkolem současného výzkumu je porozumět schopnosti plazmatu spontánně se znovu uspořádat do různých tvarů. Díky využití této pozoruhodné vlastnosti by mohly být fúzní elektrárny kompaktnější, tedy ekonomičtější, a mohly by fungovat fúzní raketové motory.

Největší tokamak na světě staví v Cadarache na jihu Francie sedm partnerů: EU, Rusko, Čína, USA, Japonsko, Jižní Korea a Indie. Palivem bude směs deuteria a tritia ve stavu plazmatu. V předchozích článcích jsme psali o jednotlivých součástech zařízení i o cívkách poloidálního pole - jednoho z magnetických polí, která tokamak potřebuje k udržení plazmatu. Dnes budeme psát o cívce č. 6 (PF6). Zdá se být velká a masivní, má průměr 10 metrů a hmotnost 330 tun. Ale všechno je relativní. Ve čtvrtek 21. dubna 2021, kdy byla cívka vyjmuta z nosného rámu a zvednuta 25 metrů nad hlavy dělníků, aby byla přenesena do montážní jámy tokamaku, se vnímání její velikosti dramaticky změnilo: ve srovnání s obrovským objemem montážní haly se najednou zdála malá. Vypadala jako ocelový frisbee (dětský házecí disk) pomalu klouzající prostorem.

Poté, co prošel řadou přísných testů, získal první ze sedmi modulů supravodivých magnetů, které budou tvořit „pulsující srdce“ mezinárodního fúzního reaktoru ITER, hodnocení „schopen, bez vady“. V General Atomics Magnet Technologies Center v San Diegu v Kalifornii se vyrábí několik centrálních solenoidových modulů. Modul postavený v San Diegu společností General Atomics pod vedením americké části projektu ITER se sídlem v ORNL, koncem toho roku zamíří do Francie, kde probíhá montáž tokamaku ITER. V pravý čas bude následovat šest zbývajících modulů (jeden je náhradní), které se nyní vyrábějí a které dohromady vytvoří centrální solenoid, jeden z nejsložitějších a nejnáročnějších magnetických systémů, jaký byl kdy vyroben.

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.