Umělé slunce získává svou tvář

Ve Francii začala výstavba ITER – největšího fúzního experimentálního reaktoru na světě. Na dně obrovského vápencového dolu v jižní Francii se objevily stovky betonových bloků o výšce dospělého člověka, které se paprskovitě šíří všemi směry od centrálního bodu. Půjde‑li vše dobře, pak nad nimi vyroste experimentální fúzní zařízení, které bude na Zemi napodobovat Slunce. Bude však desetkrát teplejší než to, které udržuje život na naší planetě.

Bloky – všechny vybavené elastometrickým systémem k tlumení kmitů – mají sloužit jako seismické opěrné body; ty mají chránit na nich postavenou budovu před účinky zemětřesení. Budova bude skrývat ITER – International Thermonuclear Experimental Reactor.

ITER je velmi ambiciózní projekt spolupráce sedmi největších zemí světa: Číny, Evropské unie, Indie, Japonska, Jižní Koreje, Ruska a USA. Jeho cílem je vybudovat první fúzní reaktor produkující elektřinu, který bude využívat proces probíhající na Slunci a na většině ostatních hvězd. Jádra vodíku se zde za vysokých teplot slučují a vytvářejí hélium. Přitom se uvolňuje mnohem více energie, než se jí při procesu spotřebuje. Oproti jadernému štěpení má jaderná fúze mnoho výhod a je již dlouho známo, že představuje vynikající zdroj energie.

Projekt se stává realitou

Po mnoholetých vyjednáváních na úrovni vlád o umístění ITER a po krácení fondů v 90. letech se teprve nyní projekt stává realitou. Šedesát metrů vysoká budova se jednoho dne stane ústředním bodem souboru 39 budov a bude obsahovat srdce, v němž bude hořet „koblihovitá“ (toroidální či prstencovitá, zkrátka ve tvaru pneumatiky) směs vodíku a hélia. Při teplotě 150 milionů stupňů Celsia se budou v deuteriovém a tritiovém plazmatu slučovat jádra obou prvků a vytvářet hélium. V průběhu slučování budou uvolňovat energii také ve formě velmi rychlých neutronů, které budou ohřívat stěny reaktoru a vyrábět páru pro pohon turbíny.

Jestliže plazma je srdcem reaktoru, pak magnety jsou jeho kostrou. K udržení vysoce horkého plazmatu bude třeba pořídit několik obrovských supravodivých magnetů. Největšími z nich jsou poloidální cívky, které budou vodorovně vedeny kolem prstence reaktoru v jeho nejširším bodě. Protože cívky mají průměr 25 m a váží 400 tun, nelze je vůbec přepravovat, a proto budou vyráběny na místě ve speciálně postaveném 250 metrů dlouhém kovovém hangáru. Cívky budou vyrobeny ze slitiny niobu a titanu. Po instalaci budou ochlazeny až na minus 269 stupňů Celsia, tj. 4 stupně Celsia nad absolutní nulu. Stanou se z nich široko daleko nejchladnější místa – a budou přitom vzdálena jen několik metrů od naopak nejteplejšího místa na zeměkouli – plazmatu uvnitř komory ITER.

Robotická zařízení nezbytností

Důležitou součástí technologie ITER budou robotická zařízení. I jaderná fúze bude, stejně jako štěpení, produkovat radioaktivní materiály. Většina z nich bude pocházet od vysoce energetických neutronů, které ve stěnách prstence generují nové atomy, například radioizotop kobaltu ⁶⁰Co. Rovněž tritium je radioaktivní; beryllium je zase jedovaté. Aby bylo možné řešit problematiku radioaktivních a toxických odpadů, vyvíjejí projektanti dálkově ovládaný systém, skládající se z celé řady „jaderných výtahů“ o velikosti autobusu. K odstraňování a přepravě erodovaných radioaktivních částí z prstence do skladovacího objektu, označovaného jako horká komora (hot cell), se budou používat robotická ramena. Budou rovněž využita k instalaci nových částí prstence.

Na robotická zařízení při manipulaci s radioaktivními materiály se již běžně spoléhají současné štěpné reaktory. Ta jsou ale menší a méně složitá. Vzhledem ke komplikované kombinaci pohybů uvnitř prstence budou operátoři ke kontrole robotů využívat virtuální systém; ten poskytne jasnější obraz než radiačně odolné kamery uvnitř štěpného reaktoru. Virtuální systémy umožňují přesnější manipulaci s robotickými rameny a jsou projektovány tak, aby operátor mohl i předvídat kolize a zabraňovat jim.

Produkce tritia

Po zahájení fúze bude následovat další úkol, a to vyvinout metodu množení tritia uvnitř samotného reaktoru, a to přesměrováním neutronů vyprodukovaných fúzí na lithiový terčík. K nastartování fúze bude třeba do reaktoru dodat tritium. Aby se však fúze stala komerčně životaschopnou, bude třeba najít způsob, jak tritium produkovat průběžně na místě.

 Podle: Celeste Biever: Fusion star takes shape. New Scientist, 2012, č. 2859, s. 22‑23.