ITER, najväčší fúzny reaktor je „dokončený“, ale fungovať nebude ešte roky

Najväčší fúzny reaktor na svete bol konečne zostavený, ale nebude fungovať ďalších 15 rokov, oznámili vedci projektu. ITER je skratkou pre International Thermonuclear Experimental Reactor, ale ‚iter‘ zároveň v latinčine znamená „cestu“, alebo „pochod“. Tento skrytý význam je odkazom na to, že ITER je cestou k využitiu kontrolovanej jadrovej fúzie ako zdroja energie. Táto cesta je dlhá, kľukatá a jej koniec je v nedohľadne. Na jednom z najdrahších technických projektov v histórii sa zúčastňuje EÚ plus USA, Rusko, India, Čína, Japonsko a Južná Kórea.  

Práce na výstavbe reaktora vo Francúzsku prebiehajú už od roku 2007 a majú značný sklz. Podľa nového harmonogramu by mal ITER dosiahnuť prvú výrobu plazmy v roku 2033, pričom pôvodne sa počítalo s rokom 2025. Náklady na projekt sa pritom zvýšia o ďalších päť miliárd eur a celkové náklady môžu dosiahnuť 20 až 40 miliárd eur. Samotný reaktor sa však naplno rozbehne najskôr v roku 2039.

„Určite, oneskorenie ITER nejde správnym smerom,“ povedal Pietro Barabaschi, generálny riaditeľ ITER, na tlačovej konferencii 3. júla. „Pokiaľ ide o vplyv jadrovej fúzie na problémy, ktorým ľudstvo v súčasnosti čelí, nemali by sme čakať, kým ich jadrová fúzia vyrieši. To nie je rozumné.“ S týmto názorom sa nedá nesúhlasiť, pretože pri spoliehaní sa na jadrovú fúziu by sme sa „čistej“ energie tak ľahko nedočkali. Je veľmi nepravdepodobné, že príde včas, aby bola riešením klimatickej krízy, aj keď ITER nie je jediným výskumným projektom v tejto oblasti. Ale pozrime sa na aktuálny vývoj projektu.

Fúzny reaktor ITER má konečne nainštalovanú poslednú z 19-tich toroidných cievok. Dokončenie výroby všetkých toroidných cievok bolo považované za technicky najnáročnejší komponent ITER. Dokončila sa aj výroba všetkých poloidných cievok. Prvé tri centrálne solenoidové moduly boli naskladané a sú zarovnané a štvrtý centrálny solenoidový modul dorazil k ITERu. V jame tokamaku prebieha inštalácia magnetických podávačov, viacero podporných systémov bolo uvedených do prevádzky alebo sú tesne pred uvedením do prevádzky.

Vedci sa už viac ako sedem desaťročí snažia využiť silu jadrovej fúzie, ktorá dáva energiu hviezdam, vrátane Slnka. Syntézou atómov vodíka za vzniku hélia pri extrémne vysokých tlakoch a teplotách vytvárajú hviezdy hlavnej postupnosti obrovské množstvo energie, vďaka ktorej existuje aj život na Zemi. Ale napodobniť tieto podmienky na Zemi dokážeme len čiastočne, vo fúznych reaktoroch typu tokamak, alebo stelarátor (angl. stellarator).

Časový harmonogram dosiahnutia riadenej jadrovej fúzie bude potrebné korigovať, aj keď autor grafu prezieravo neoznačil rok dosiahnutia komerčných elektrární.

Tokamak funguje tak, že sa plazma prehrieva vo vnútri reaktorovej komory v tvare dutého prstenca, uväznená silnými magnetickými poľami. Udržať turbulentnú a extrémne horúcu plazmu na mieste dostatočne dlho na to, aby došlo k jadrovej fúzii, je však náročné. Fúzne reaktory pracujú s plazmou o teplote 100 miliónov stupňov Kelvina, ba aj vyššou, čo je niekoľkonásobne vyššia teplota, aká panuje v jadre Slnka. Tá je okolo 15 miliónov stupňov, čiže 7 až 10x nižšia, než v tokamakoch, a predsa na zapálenie jadrovej fúzie stačí. Dôvodom je vysoký tlak plazmy, aký v technických zariadeniach nedokážeme dosiahnuť. V jadrách hviezd hovoríme o odhadovanom tlaku 340 miliárd atmosfér.

Predchádzajúci výskum zistil, že zo všetkých možných palív pre jadrovú fúziu sa spája najľahšie a pri najnižšej teplote kombinácia deutéria a trícia. Predpokladá sa, že iba fúzia deutéria a trícia uvoľní dostatok energie za reálne dosiahnuteľných podmienok na vytvorenie prebytku elektriny na výstupe.

Kým deutérium je hojne dostupné v morskej vode, trícium je vzácne. Zatiaľ sa trícium vyrába v jadrových štiepnych reaktoroch, ale budúce fúzne elektrárne budú schopné emitovať neutróny na výrobu vlastného tríciového paliva.

Kedy táto éra nastane, je ťažké predpovedať. Je možné, že fúzne elektrárne si budú užívať až nasledujúce generácie (ak za etapu jednej generácie považujeme 25-30 rokov), ale nie je vylúčený ani nejaký technologický prielom, ktorý by vývoj mohol urýchliť.

Dosiahnutie vysokoteplotnej plazmy je relatívne jednoduchá časť procesu, ale udržať ju dostatočne dlho tak, aby nezničila steny reaktora a stihla vykonať jadrovú fúziu, to už je ďalší level tejto hry. Vedci dúfajú, že experimenty v rámci reaktora ITER prinesú zmysluplné riešenie, ale nebude to skoro.