Nový superreaktor zajistí energii pro celou planetu

O místo, kde bude stát prototyp převratného mezinárodního reaktoru za miliardy eur se vede tvrdý boj

V roce 2050 má mít Země dvojnásobek obyvatel, ale trojnásobnou spotřebu energie. Bude se vyrábět z vody - pokud se podaří vyvinout fúzní reaktor, který zkopíruje energetický princip hvězd. Stačí na to síly lidstva? Vědci chtějí najít odpověď pomocí obřího mezinárodního projektu ITER.

Neštěpit atomová jádra tak, jako v dnešních jaderných elektrárnách, ale naopak je slučovat - to je princip, díky němuž lze na prakticky nekonečnou dobu zajistit jakkoli rostoucí energetickou potřebu celé planety. Spustit však na Zemi obdobné reakce, které probíhají na Slunci, znamená vytvořit plazmu, horký ionizovaný plyn udržovaný v omezeném prostoru extrémně silnými magnetickými poli. Lze tak ovšem v pozemských podmínkách vyrábět větší množství energie, než se do ohřátí hmoty na stamilióny stupňů musí vložit?

Síly jednoho státu nestačí

Půl století už běží výzkumy fyzikálních a technologických problémů, které souvisejí s řízenou jadernou fúzí (viz info). V Evropě vyvrcholily v roce 1983 stavbou experimentálního tokamaku JET v britském Culhamu (viz info). V roce 1997 se pak vědcům splnil dávný sen. Potvrdili, že teoreticky propracovaný princip funguje: ze zařízení získávali celou jednou vteřinu 16 megawattů energie. Ve stejnou dobu jejich kolegové na francouzském tokamaku Tore Supra, který začal pracovat v roce 1988 (viz foto nahoře), udrželi plazma dvě minuty. Ideálem je sloučit schopnost obou zařízení, a díky tomu dlouhodobě vyrábět velké množství energie. Usiluje o to mezinárodní projekt prototypu reaktoru ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor), který má několik minut produkovat stovky megawattů energie. Projekt ITER je ovšem gigantická záležitost, na kterou nestačí síly a prostředky jediné země. Stal se vlastně prvním celosvětovým vědeckým projektem. Na summitu v Ženevě v roce 1985 totiž někdejší Sovětský svaz předložil návrh na stavbu nového typu tokamaku (viz info) ve spolupráci s Evropskou unií, Japonskem a Spojenými státy. Jednotliví účastníci dodají všech sedm hlavních dílů, ze kterých se reaktor zkompletuje. Zajímavý je podíl českých vědců prostřednictvím Evropského společenství pro atomovou energii Euratom. "Chceme se přímo zapojit do řešení fyzikálních a technologických problémů spojených s ITER. Vyvíjíme měřicí metody a řeší se i technologické problémy spojené s konstrukcí reaktorové nádoby a otázky spojené s neutronikou budoucícho reaktoru," řekl Hospodářským novinám zástupce ředitele Ústavu fyziky plazmatu Akademie věd ČR Jan St¨ockel.

Boj o prestiž a peníze

O stejně gigantický, jako prestižní projekt prototypu fúzního reaktoru se strhla vědecká, hospodářská i politická bitva. Koncepce zařízení je jasná, momentálně se však jako mnohem podstatnější jeví to, ve které zemi bude reaktor stát a do které potečou peníze ze všech států účastnících se projektu. Náklady? Podle předpokladů francouzské organizace pro jadernou energii CEA (Commissariat `a l'énergie atomique) jen stavba zařízení, na němž proběhnou první experimenty někdy kolem roku 2015, přijde na 4,7 miliardy eur. Provozní náklady rozpočtené na dvacet let si pak vyžádají další 4,8 miliardy eur a něco také bude stát demontáž technologie po skončení životnosti. Všechny požadavky na místo, kde bude stát ITER, splňují čtyři účastníci, ze kterých má do konce letošního roku vybírat mezinárodní vědecká komise pro posouzení projektu ISEC. Kromě Japonska a Kanady jsou také dva evropští kandidáti, jihofrancouzské středisko jaderného výzkumu v Cadarache a obdobné španělské centrum ve Vandellos u Barcelony. Evropa však chce své šance v mezinárodním klání zvýšit nominací jednoho kandidáta, o kterém rozhodne v září. Spustit technologický komplex, který zkopíruje energetický princip Slunce, dosud zůstává výzvou a zůstane jí snad až do roku 2015. Pokud úsilí mezinárodního vědeckého týmu nevyzní naprázdno, ITER bude vyrábět desetinásobně více energie, než kolik spotřebuje. Co se s ní stane? Ředitel oddělení termojaderné fúze francouzské CEA na tuto otázku Hospodářským novinám řekl: "Co by, vypaří se." Lakonicky tak vystihl podstatu projektu, o který usilují vědci z celého světa. Reaktor ITER je experimentálním prototypem. Má dokázat, že řízená termojaderná fúze bude fungovat, ne průmyslově vyrábět elektřinu. To lze očekávat až od komerčních zařízení, která tepelnou energii reaktoru přemění na páru ženoucí generátory stejně jako za Kolbenových dob. Kdy? Opatrní vědci si troufají odpovědět "tak někdy v polovině století".

Zařízení, které kopíruje energetický zdroj hvězd

Budoucí prototyp termojaderného reaktoru ITER pracuje na principu tokamaku, prstencové nádoby obsahující plazma z vodíkových izotopů deuteria a tritia. Při jejich slučování za teploty přes sto miliónů stupňů vznikají atomy helia a obrovské množství energie. Ohřev plazmatu zajišťuje indukovaný elektrický proud (přes 15 miliónů ampér) a vysoce energetické svazky částic. Kontaktu plazmatu se stěnami nádoby zabraňuje prostorová stabilizace magnetickým polem vytvářeným supravodivými magnety. ITER má udržet plazma rekordních 400 vteřin, a tak prokázat technologickou schůdnost řízené termojaderné fúze jako průmyslového energetického zdroje. Pro ohřev je třeba dodávat 50 MW výkonu, zatímco nastartovaná reakce vyprodukuje 500 MW tepla.

Rodina termojaderných fúzních reaktorů

JET
Vysoký výkon (16 MW)
Objem plazmatu: 100 m3
Vnější objem prstence: 8,4 m
Výška plazmatu (průřez tvaru D): 4,2 m
Doba udržení plazmatu: asi 30 vteřin
Místo: Culham, Velká Británie

Tore Supra
Dlouhodobý výkon
Objem plazmatu: 30 m3
Vnější objem prstence: 5,9 m
Výška plazmatu (kruhový průřez): 1,4 m
Doba udržení plazmatu: několik minut
Místo: Cadarache, Francie

Budoucí ITER
Vysoký, dlouhodobý výkon
Objem plazmatu: 850 m3
Vnější objem prstence: 16,4 m
Výška plazmatu (průřez tvaru D): 6,8 m
Doba udržení plazmatu: 400 vteřin
Místo: ???
Pramen: ITER

Zdroj: Hospodářské noviny

zpět na úvodní stránku