Japonský tokamak JT-60SA

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.

V čem se liší spolupráce tokamaku JET od tokamaku JT-60SA? Když pomineme tři zásadní konstrukční rozdíly obou tokamaků, tedy již zmíněné objemy plazmatu, klasická vinutí cívek tokamaku JET resp. supravodivá vinutí cívek JT 60SA a možnost použití směsi deuteria a tritia u JET, což JT-60SA nemůže, je hlavním rozdílem doba činnosti tokamaků. Zatímco JET v Culhamu funguje od roku 1983, JT-60SA zažehl první plazma vloni. Jinými slovy startovací etapa JT-60SA bude neopakovatelným zdrojem zkušenosti pro první plazma tokamaku ITER. Zkrátka a dobře JET bude pomáhat při stacionárním režimu ITER a JT-60SA v režimu přechodovém.

Spolupráce již začala

Organizace ITER získává znalosti a zkušenosti aktivním zapojením do úvodní etapy provozu tokamaku JT-60SA v Japonsku. Úzká spolupráce je posvěcená trilaterální dohodou s partnery Širšího přístupu, což je dohoda mezi Evropou a Japonskem o výzkumu fúze. Projekty v rámci Širšího přístupu jsou: JT-60SA coby satelit tokamaku ITER; inženýrské ověření návrhů a stavba prototypu urychlovače pro testování nových materiálů (IFMIF/EVEDA) v měřítku 1:1; International Fusion Energy Research Center (IFERC), které zahrnuje realizaci a provoz superpočítače a konečně přípravná fáze demonstrační fúzní elektrárny, krátce DEMO.

Spolupráce v rámci trojstranné dohody začala vloni v roce 2020, současně s dokončením montáže tokamaku JT-60SA a zahájením úvodní etapy jeho provozu. O uvádění japonského tokamaku do provozu jsme psali zde: Japonsko a Evropa dokončily montáž celosupravodivého tokamaku JT-60SA | 3 pól - Magazín plný pozitivní energie (3pol.cz). Pro roky 2020/2021 byl definován pracovní program společných aktivit se zaměřením na sdílení zkušeností v oblastech montáže tokamaku, systémového a integrovaného uvedení do provozu včetně prvního plazmatu v JT-60SA. Získání těchto zkušeností je v současné době pro ITER nejvyšší prioritou, neboť vloni zahájil montáž reaktoru a určitě má zájem v příštích letech pokračovat s minimálními riziky.

Virtuálně a on-line

Za tímto účelem byli zaměstnanci ITER informováni o použitých postupech a zkušenostech získaných během montáže tokamaku JT-60SA a aktivně se účastní právě probíhajícího integrovaného uvádění do provozu. I když se původně předpokládalo, že několik zaměstnanců ITER bude osobně přítomno v ústavu QST Naka, kvůli omezením COVID-19 se většina „účasti“ musela uskutečnit na dálku a v Naka mohl být přítomen během jednoho roku pouze jeden zaměstnanec ITER. Bez ohledu na to se zdá, že vzdálená spolupráce byla úspěšná jak u zaměstnanců ITER účastnících se pravidelných týdenních schůzek o postupu na tokamaku JT-60SA, tak i mimořádných schůzek široké řady specialistů z ITER sdílejících na těchto setkáních netušené poznatky a nečekané zkušenosti týmu JT-60SA.

Fyzikální spouštění

V této fázi byly všechny magnety ochlazeny na velmi nízké teploty potřebné pro provoz (-269 °C) a úspěšně dosáhly supravodivého stavu. Pak se vypékala vakuová komora tokamaku, aby se v takto odplyněné komoře dosáhlo podmínek vakua nezbytných pro provoz s plazmatem. Šíře a hloubka spolupráce se v příštím roce určitě zvětší, protože již bylo dosaženo legendárního prvního plazmatu a při prvních hodinách provozu protékal plazmatem elektrický proud až 2,5 MA. Plánovaná hodnota je 5,5 MA u JT-60SA a 17 MA u ITER.

Znalosti a zkušenosti sdílené během současné fáze programu JT-60SA představují pro zaměstnance ITER jedinečnou příležitost upřesnit plány první fáze plazmatu tokamaku ITER, která zahrnuje současné uvedení do provozu všech potřebných systémů, demonstraci prvního plazmatu a provoz magnetů ITER se jmenovitými proudy v supravodivém vinutí, potřebnými pro 15 MA elektrického proudu v plazmatu. Od roku 2023 se spolupráce IO-F4E-QST na základě výzkumného plánu JT-60SA zaměří na hladký průběh plnění výzkumného plánu ITER a tak přispěje k dosažení cíle tokamaku ITER - uvolnění fúzní energie co možná nejúčinnějším způsobem.

Volně podle Alberta Loarte.