Design experiment MAST Upgrade. Kredit: UKAEA.

Svět by chtěl jadernou fúzi. Je atraktivní. Je to proces, díky němuž září hvězdy. Fúze by mohla nabídnout spoustu energie za cenu jen zanedbatelné radioaktivity. Suroviny jsou všudypřítomné, odpad z fúze nestojí za řeč. Přesto se ukazuje, že dotáhnout fúzi do praktické energetiky není a nebude snadné. Jedním z důvodů je jistě i to, že jaderná štěpná energetika vznikala ve válečných letech, kdy na nic nebyl čas a na všechno se našlo dost peněz. Taková situace teď, naštěstí, není. Nicméně, na fúzi se neustále pracuje a objevují se nové a nové experimenty, které „tlačí“ vývoj fúze vpřed.

Útroby MAST Upgrade. Kredit: John Lawrence / UKAEA.

V anglickém Oxfordshire v těchto dnech spustili nový nebo přesněji řečeno staronový fúzní experiment MAST (Mega Amp Spherical Tokamak) Upgrade, který by měl pomoci překonat některé ze stávajících technologických překážek na cestě k prakticky využitelné fúzi. Jak naznačuje název experimentu, Mast Upgrade využívá inovativní design, takzvaný sférický tokamak (spherical tokamak).

Tokamak je původně sovětský příspěvek k fúzní energetice. Vytváří toroidální, čili „donutové“ magnetické pole, které jako nádoba udržuje na jednom místě extrémně žhavé plazma. Tradičně se považuje za jednu z nejnadějnějších fúzních technologií, výsledky ale zatím nejsou příliš dech beroucí. MAST Upgrade je ale sférický tokamak, v němž je centrální „díra donutu“ zredukována, jak to jenom jde. Výsledné plazma má tudíž víceméně sférický profil.

Plazma v původním sférickém tokamaku MAST. Kredit: Culham Centre for Fusion Energy.

Postavit novou verzi experimentu MAST trvalo 7 let a stálo to 55 milionů liber. Podle Iana Chapman, šéfa britské UK Atomic Energy Authority (UKAEA), je spuštění MAST Upgrade pamětihodnou událostí. První plazma v tomto experimentu je pro Chapmana další metou v celosvětovém závodu o první fúzní elektrárnu, kterou teď Velká Británie zdolala.

MAST Upgrade se nachází v centru Culham Centre for Fusion Energy, poblíž Culhamu. Kromě tohoto experimentu tam sídlí i klasický tokamak JET (Joint European Torus) a také bývalý experiment START (Small Tight Aspect Ratio Tokamak), jehož tým založil experiment MAST. JET je předchůdcem v bolestech vyrůstajícího ITERu. MAST Upgrade prozkoumává poněkud jinou cestu k vytoužené fúzi.

Experiment MAST zvenčí. Kredit: UKAEA.

Jak uvádí Chapman, projekt MAST jako sférický tokamak směřuje k menším a tudíž levnějším fúzním zařízením, která by se mohla rychleji prosadit na energetickém trhu. Zároveň zdůrazňuje, že v případě sférického tokamaku je klíčové řešení odolnosti vůči extrémním teplotám. Oproti klasickému tokamaku je sférický tokamak menší a jeho stěny tudíž čelí větší zátěži a riziku tání. Jako byste vzteklého skunka zavřeli do menší krabice.

Řešení extrémních teplot má v experimentu MAST Upgrade na starost zařízení Super-X divertor. Jeho testování je teď jedním z hlavních cílů experimentu. Toto zařízení odvádí plazma natolik ochlazené, že nedochází k okamžitému poškozování materiálu. Komponenty tokamaku díky tomu vydrží delší dobu. Pokud to bude fungovat, tak se otevře cesta k menším fúzním elektrárnám a levnější fúzi, což by bylo potěšující. V Británii si věří na první fúzní elektrárnu kolem roku 2040.

Video: MAST Upgrade: The UK's Premier Fusion Device

Literatura

BBC Science 29. 10. 2020.