Vnitřnosti tokamaku EAST. Kredit: IPP.

Je to nesmírně obtížné, komplikované, technicky náročné a drahé. Ale i přesto se řada týmů po celém světě snaží zprovoznit fúzní energetiku. V první linii této vědeckotechnologické bitvy je v posledních letech i Čína se svým experimentálním tokamakem EAST (Experimental Advanced Superconducting Tokamak). Nedávno si připsali další významný úspěch.

EAST s nezbytnou čínskou vlajkou. Kredit: CASHIPS.

V průběhu čtyřměsíčního experimentu toto čínské umělé Slunce dosáhlo teploty elektronů v plazmatu přes 100 milionů stupňů Celsia. To je ve skutečnosti více než šestkrát vyšší teplota než v nitru Slunce. EAST rovněž dosáhl výkonu (heating power) 10 megawattů, což čínským operátorům a vědcům umožňuje zkoumat různé aspekty jaderné fúze přímo za chodu tokamaku.

Čína spustila EAST v roce 2006. Postavili ho v čínském institutu CASHIPS (Hefei Institutes of Physical Science of the Chinese Academy of Sciences). Byl navržený jako experimentální zařízení, na němž si čínští i mezinárodní vědci mohou zkoušet různé teoretické a praktické věci. Stejně jako u ostatních experimentálních fúzních reaktorů dnešní doby je i konečným cílem tokamaku EAST praktická fúzní energetika.

Rekordní teplota plazmatu v tokamaku EAST. Kredit: CASHIPS.

EAST je tokamak, který má ve svých vnitřnostech kovový donut. V této sofistikované koblize nejprve vyčerpají veškerý vzduch a pak tam vpustí atomy vodíku. Tento vodík různými metodami zahřívají a vytvářejí tím plazma, které pak polapí a stlačí do magnetického pole generovaného výkonnými supravodivými magnety. Když je plazma dostatečně horké a stlačené, tak se v něm spustí slučování jader vodíku, tedy jaderná fúze. Fúzní energetika přijde ve chvíli, kdy se našim fúzním reaktorům bude dařit fúzní reakci dlouhodobě udržet a generovat více energie, než kolik spotřebuje jejich spuštění.

Divoké plazma na našem Slunci. Kredit: Hinode JAXA/NASA.

Při svém nejnovějším výkonu EAST udržel rekordní teplotu a hustotu plazmatu po dobu zhruba 10 sekund. Cílem nebyl jenom rekord sám o sobě, ale i výzkum řady dílčích aspektů fúze. Operátoři kombinovali čtyři různé metody ohřevu plazmatu a rozběhnutí fúzního procesu. Šlo o tzv. „lower hybrid wave heating“, při němž oscilují ionty a elektrony v plazmatu, „electron cyclotron wave heating“, které zahrnuje statické magnetické pole a vysokofrekvenční elektromagnetické pole, „ion cyclotron resonance heating“, čili urychlování iontů cyklotronem a „neutral beam ion heating“, spočívající v zavedení paprsku urychlených neutrálních částic do plazmatu.

Podle vyjádření CASHIPS teď tokamak EAST slouží ke zkoumání metod pro udržení teploty elektronů v plazmatu přes 100 milionů °C po delší dobu. Jejich výzkum by mohl pomoci vývoji pokročilých tokamaků jako je ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor) na jihu Francie, čínský tokamak CFETR (Chinese Fusion Engineering Test Reactor) nebo výhledově plánovaná experimentální fúzní elektrárna DEMO (DEMOnstration Power Station).

Video:  China Makes Breakthrough in Artificial Sun Research

Literatura
CASHIPS 13. 11. 2018.