Jaderná fúze

... zaostřeno na termonukleární fúzi

Termonukleární fúze ? proces slučování lehkých atomových jader při vysokých teplotách - je zdrojem energie hvězd včetně našeho Slunce. Množství energie uvolňované ve Slunci se vymyká představivosti: Jen její naprosto mizivá část dopadá na naši Zemi, a tento zlomek dokáže pohánět vítr, koloběh vody a nakonec i život už miliardy let. Pokud by se v lidských měřítkách podařilo imitovat procesy probíhající ve středu hvězd, mohli bychom používat třeba vodík jako prakticky nevyčerpatelné a nesmírně výkonné palivo. Zvládnutí takového zdroje by vyřešilo převážnou část energetických strastí naší civilizace ? podobně jako našim prapředkům kdysi zásadně pomohlo zvládnutí ohně. Ve hvězdách ovšem procesy termonukleární fúze probíhají v obrovských objemech a pod gigantickým tlakem gravitačních sil, zkrátka v podmínkách, které na Zemi nedokážeme napodobit. Příroda tím pro nás připravila další nelehkou, ale fascinující výzvu: Vymyslet a dotáhnout do technického řešení alternativní řešení, které by nám dovolilo dosáhnout na energetický potenciál termonukleární fúze.

Už v ranných stádiích výzkumu fúze (před více než padesáti lety) bylo fyzikům jasné, že tuto úlohu lze vyřešit jen tehdy, pokud se podaří zvládnout fyzikální plazma (ionizovaný plyn, ?čtvrté skupenství hmoty?) při teplotách stovek miliónů Kelvinů a při dostatečném součinu hustoty plazmatu a doby udržení energie (což je tepelná energie plazmatu dělené výkonem, který z plazmatu uniká). Od té doby se zkoušela a stále zkouší řada nejrůznějších strategií, jak tohoto cíle dosáhnout. Pokrok na poli fúzního výzkumu je zdánlivě pomalý, zato vytrvalý. Jako zatím nejslibnější strategie vychází zařízení tokamak, ve kterém je plazma uzavřeno pomocí silného magnetického pole do prstencového tvaru (do torusu). Potřebné stamiliónové teploty se v něm dnes už poměrně běžně daří dosahovat pomocí ohřevu elektrickým proudem, elektromagnetickým vlněním (trochu jako v mikrovlnce) a mohutnými svazky neutrálních částic. Největší tokamaky pracují s hustotou a udržením energie, která se až trýznivě blíží k hodnotám potřebným k uvolňování fúze ve velkém ? jsme konečně ve správném číselném řádu, v několika experimentech byl i spolehlivě prokázán a změřen tepelný výkon fúze, s rekordní hodnotou 16 MW. Fyzikové se tím zároveň přivedli do situace, kdy musí přizvat širokou škálu inženýrů k řešení složitých technických otázek ohledně konstrukce příštích termonukleárních reaktorů. Otázky se točí zejména kolem volby materiálů a termomechaniky, ale též například kolem efektivní údržby, energetiky či spolehlivosti provozu.

Po dlouhé řadě technických, fyzikálních i politických analýz se světové velmoci rozhodly úsilí fyziků výrazně podpořit, a to prostřednictvím společného financování mimořádného experimentu ? tokamaku ITER, jehož partnery jsou dnes Evropská unie, Japonsko, Rusko, USA, Čína, Indie a Jižní Korea. Supravodivý ITER by měl díky uvolňování cca 500 MW z termonukleární fúze fungovat jako ?zesilovač tepelného výkonu? s faktorem zesílení kolem deseti. Zbývá poznamenat, že ITER se právě začíná stavět ve Francii, a že Evropská unie byla a je nejsilnějším a nejvytrvalejším partnerem na tomto poli. A my? Česká republika nejen že patří do ?správného klubu?, ale má ve fúzním výzkumu i relativně silnou tradici a jasné ambice. To se prokázalo i při nedávném rozhodnutí převzít britské experimentální zařízení Compass-D, které vytváří plazma pomocí konfigurace polí podobně jako zařízení ITER v měřítku zhruba 1:10.

Chcete se dozvědět více? Doporučit můžeme následující stránky:

Chcete se opravdu dozvědět ještě více? Pak navštivte výstavu

FUSION EXPO


copyright © 2007 Vojtěch Svoboda, webdesign Vojtěch Kusý