Kaleidoskop - Věda a technika Panorama I: Česko se intenzivně zapojuje do výzkumu jaderné fúze

Tokamak Compass během instalace Na rozdíl od atomových elektráren, potažmo atomových bomb, založených na štěpení těžkých jader uranu, probíhá při termonukleární fúzi opačný proces tedy slučování lehkých jader vodíku za vzniku mohutné energie. Nedochází přitom k žádné radiaci a nevzniká ani problém, co s vyhořelým palivem. Zatím ovšem zná lidstvo termojadernou fúzi pouze z té temné stránky – je na ní založena vodíková bomba. Asi největším úkolem pro 21. století je proto dosažení řízené termojaderné fúze. Pak by mělo lidstvo k dispozici prakticky neomezený zdroj čisté energie. Vody, respektive izotopu vodíku deuteria, je všude dostatek. Zatím je zde ale zásadní problém. Termojaderná fúze proběhne za teploty více než sto milionů stupňů Celsia. Při takové teplotě už hmota existuje jen ve stadiu plazmatu, ionizovaného plynu, směsi atomových jader a volných elektronů. Někdy se mluví o čtvrtém skupenství hmoty. Logicky tedy neexistují nějaké hmotné stěny, uvnitř kterých by reakce mohla proběhnout. Plazma vzniklé při slučování jader vodíku je ale možné obklopit silným magnetickým polem, které ho izoluje od stěn reaktoru. A právě zařízení, které slouží k magnetickému udržení plazmatu, se říká Tokamak. V jeho nitru panují stejné podmínky jako v nitru Slunce nebo jiných hvězd. V pražském tokamaku Compass ale přímo k termojaderné reakci nedojde. Na to je moc malý. Prvním zařízením, kde by termojaderná fúze měla proběhnout je budovaný tokamak ITER ve Francii. Jak říká ředitel Ústavu fyziky plazmatu profesor Pavel Chráska, v Praze se v rámci termojaderného výzkumu soustředí na dílčí problémy. Jejich řešení se pak využije při stavbě ITERu.

Pohled na tokamak zhora „Na tom velkém reaktoru bude spousta fyzikálních problémů. Je to první zařízení svého druhu, a tak se ještě přesně neví, jak to bude fungovat. Je proto jakýsi síť trochu menších a ještě menších tokamaků. My patříme do té sítě. Jednotlivé tokamaky dostaly úkoly, co by měly řešit. Toho se pak využije při stavbě onoho velkého reaktoru v Cadarache. Takže my se budeme zabývat tím, co se děje, když horké plazma jakýmsi způsobem ovlivňuje tzv. první stěnu, to znamená nádobu toho tokamaku. To je jeden z našich úkolů. Všechno, co budeme tady řešit, jsou fyzikální úkoly. Jsme velmi rádi, že se nám podařilo to zařízení získat.“

21 tun vážící kolos se původně nacházel v Oxfordu. Vědci ve Velké Británii si ale postavili jiný, poněkud odlišného typu. Dosavadní typ věnovali za symbolickou cenu českým vědcům. Ti už totiž, jako jediná postkomunistická země, kromě SSSR, jeden starší tokamak vlastnili a měli tedy s tímto zařízením bohaté zkušenosti. Britský tokamak byl do Česka dopraven v roce 2007 a prošel rozsáhlou modernizací. Bylo také nutné postavit pro zařízení novou budovu. Celkové náklady se prý pohybují mezi 300 až 400 miliony korun. Polovinu zaplatila česká vláda, přišly i peníze z Bruselu od Euratomu a z Akademie věd.

„To zařízení v Cadarache v jižní Francii je koncipováno na 500 MW. Zatím u něj nebude elektrárna. Bude se to dochlazovat, ale mělo by se tím ověřit, jak to všechno bude fungovat. A pak na základě výsledků už produkovat skutečné elektrárny.“

Dodává ředitel Ústavu fyziky plazmatu profesor Pavel Chráska. Kolem roku 2025 by už mělo být jasné, zda je termojaderná fúze skutečných zachráncem lidstva. Světové centrum výzkumu jaderné fúze je ve francouzském Cadarache, kde se buduje dosud největší tokamak na světě, už zmíněný ITER. Na tpmto projektu se kromě Evropské unie podílí i Spojené státy, Rusko, Čína i Japonsko. Podle Chrásky jsme nyní ve výzkumu někde tam, kde byly klasické štěpné jaderné elektrárny v padesátých letech.