Vědci prolomili další milník jaderné fúze. Cesta k energii, kterou využívá i Slunce

Astronaut a Slunce Zdroj: Thinkstock

Jsme o milimetr blíže levnému zdroji energie... Ovšem na cestě, která měří kilometry

Snad krom základny na Měsíci je jen málo vědecko-technických předpovědí, které se tak zoufale minuly – na aplikovanou fúzní energii čekáme vzdor příslibům už víc než půlstoletí. Ačkoliv není levná energie, již využívá i Slunce, stále k dispozici, tým z Massachusettského technologického institutu (MIT) učinil další zásadní milník ve stavbě použitelného reaktoru – a dosáhl při tom neuvěřitelné teploty 35 milionů °C.

Krůček po krůčku

Jmenuje se Alcator C-Mod, sídlí v americkém Princetonu a minulý týden v něm byl pořádné dusno. Tým z MIT totiž krom vysoké teploty (ale stále menší, než u předešlých pokusů s fúzí) dosáhl natlakování plazmy do rekordního tlaku 2,05 atmosféry – nemusí se to zdát příliš, plazma je však velmi řídká, opak je tedy pravdou. Jedná se proto o nezbytný krůček kupředu – v případě Slunce se totiž o natlakování stará samotná gravitace, pokud však chceme proces zopakovat na Zemi, musíme si pomoct "uměle".

Vzhledem k nepředstavitelným teplotám, kterých reaktory dosahují – aktuálně již zmíněných 35 milionů °C – je nutno plazmu udržet pod pokličkou pomocí supersilných magnetů. Právě proto mají fúzní reaktory často tvar "koblihy" – tzv. tokamaky jsou tvarem uzpůsobeny k vytvoření toroidálního (prstencového) magnetického pole. Spíše než o vědecký oříšek jde proto o inženýrský. Jednoduše je nutno pilovat technické zázemí.

MIT tlačí na tlak

Průlom na MIT ovšem není natolik překvapivý, jiná pracoviště se namísto míry tlaku snaží zvýšit hlavně teplotu a dobu udržení fúze, MIT namísto toto piluje právě tlak. Fúzi se již ostatně podařilo udržet v chodu i v minulosti, zatím ale vždy reaktor spolykal k tomuto procesu více energie, než kolik se při něm vyrobilo. Jako zdroj energie je proto zatím poněkud neefektivní.

Proč je fúze vlastně takovou vábničkou? V jaderných elektrárnách jsme doposud štěpili atomy pro zisk velkého množství energie z relativně malého množství materiálu. Energie atomu je inherentně daleko vyšší než energie získávaná chemickou reakcí mezi molekulami – díky tomu není třeba pro stejný příkon spalovat miliony tun uhlí, ale jenom využít hrsti štěpného materiálu.

Právě bez něj se však jaderná fúze může obejít, i když se napojuje na stejně efektivní proces. Namísto vzácných radioaktivních prvků lze sáhnout jenom po relativně běžné surovině ve formě vody (resp. deuteria či tritia, jež lze z vody získat). Oproti štěpení je totiž fúze opačného ražení – jde v ní o to vzít dva izotopy vodíku a srazit je. Výsledek produkuje velké množství energie a tak i tepla, což jde využít v energetice. Předtím je však potřeba fúze docílit i vysokou teplotou a tlakem – právě tento proces je třeba zefektivnit.

"Do dvaceti let", zní předpověď už sedmdesát roků

V principu pak fúzní elektrárny budou stejné jako dosavadní jaderné, energie získaná "zázrakem přírody" je vlastně využívána jenom pro ohřev vody a pohánění parních turbín. Nejde o žádnou magii, zásadní rozdíl je v tom, že základní surovina je na zemi prakticky všudypřítomná. Jak ale již zaznělo, příslib "fúze do dvaceti let" však zní nejméně od 50. let 20. století a doposud na něj nikdy nedošlo. V čem tkví nepříjemné zpoždění?

Doposud se inženýři mohli "vymlouvat" na nepředvídatelnou fyziku plazmy, tu však již zvládají zpracovávat moderní superpočítače i zkušenosti nasbírané při desítkách experimentů. Právě postupné ladění a vylepšování systémů je hlavním důvodem opoždění. I to by však nejspíše šlo rychleji, kdyby existovaly dostatečné finance. Jak už to chodí, peníze jsou zřejmě nejvýraznější Achillovou patou výzkumu.

Peníze až v první řadě

Společný mezinárodní projekt fúze jménem ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor), jenž chce spojit různé výzkumy různých týmů do jediného komplexu, je financován společně státy Evropské unie a menšími příspěvky z Indie, Japonska, Číny, Ruska, Jižní Koreje a USA. Původní odhady financí celého podniku činily do 5 miliard euro, nyní se však ITER opožďuje a prodražuje až na 20 miliard. To některé státy nahlodalo a pohrozily, že svůj příspěvek stáhnou. ITER se tak postupně stal byrokratickou noční můrou spíše než technickým zázrakem.

Na druhou stranu, závěrem je tu jedno srovnání: Stavba jediné superdrahé britské jaderné elektárny Hinkley Point vyšla zřejmě až na 30 miliard liber. Ve srovnání s tím je ITER, jenž může pomoct přinést levnou energii, investicí za pakatel.

Text: Ladislav Loukota