Reaktor ITER bude největší termojaderný reaktor na světě, který bude mít tři hlavní úkoly:
-
Otestovat reaktorové scénáře a technologie pro fúzní elektrárny.
-
Dosáhnout fúzního výkonu 500 MW při výkonu ohřevu plazmatu 50 MW (zesílení Q ≥ 10).
-
Dosáhnout ustáleného provozu reaktoru po dobu až 50 minut (při zesílení Q ≥ 5).
Splnění těchto úkolů je důležité pro zahájení výstavby prototypů fúzních elektráren využívajících technologii ITER.
Podle dosud platného harmonogramu z roku 2016 mělo být v roce 2025 vytvořeno tzv. první plazma, které prokazuje základní funkčnost klíčových reaktorových technologií, především vakuového a částečně magnetického systému. V roce 2033 měl magnetický systém poprvé vytvořit nominální magnetické pole o velikosti 5,3 T v ose plazmatu a proud v plazmatu o velikosti 15 MA. Plného výkonu 500 MW měl reaktor dosáhnout v roce 2035.
Nyní byl na tiskové konferenci ITER Organization konané 3. července 2024 zveřejněn nový harmonogram dokončení reaktoru. Programové cíle projektu se nezměnily, avšak do harmonogramu bylo nutné započítat skutečnosti, ke kterým došlo v posledních letech a které způsobily zpoždění kompletačních prací.
Nový harmonogram nepředstavuje pro odbornou veřejnost žádné zásadní překvapení, odborníci po celém světě úpravu harmonogramu připravovali spolu s ITER Organization již více než dva roky. Nejedná se o časový posun původního harmonogramu, ale o vypracování nového postupu při dokončování kompletace reaktoru, který bere v potaz jak dopady pandemie COVID-19, tak především nově získané poznatky a aktualizované vědecké priority. Podle nového harmonogramu bude vědecký program zahájen v roce 2034, a to, oproti původnímu harmonogramu, již v téměř dokončeném reaktoru.
Maximální magnetické pole reaktor vytvoří v roce 2036 a plného výkonu s palivovou směsí deuteria a tritia dosáhne v roce 2039. Dosažení plného výkonu reaktoru se tak posunuje o 4 roky.
Hlavní příčiny zpoždění byly dvě. Pandemie COVID-19 zpomalila výrobu komponent v továrnách po celém světě a v některých případech byla jejich výroba dokonce na několik měsíců zastavena úplně a továrny propustily kvalifikované zaměstnance. To vedlo k výraznému zpoždění dodávek komponent reaktoru na stavbu a v některých podnicích došlo při výrobě k významným chybám. Například nebyly dodrženy stanovené rozměrové tolerance několika segmentů vakuové nádoby vyrobených v Jižní Koreji nebo došlo k mikrotrhlinám v chladicím potrubí tepelných štítů supravodivých magnetů. Úpravy a opravy těchto tzv. prvních komponent svého druhu jsou technologicky i časově náročné a v současnosti ještě probíhají.
V rámci nového harmonogramu bylo také rozhodnuto o změně materiálu první stěny reaktoru, která je bezprostředně vystavena působení extrémně horkého plazmatu. V době zahájení projektu bylo rozhodnuto, že tato stěna bude vyrobena z beryllia, které má vyhovující jaderné vlastnosti, přestože není příliš tepelně odolné a jeho prach je toxický. Za uplynulých 20 let se věnovalo velké úsilí výzkumu vhodných materiálů pro fúzní reaktory a postupně se ukázalo, že vhodnějším materiálem pro první stěnu je wolfram, který se stal i preferovaným materiálem pro budoucí fúzní elektrárny.
Proto bylo v souladu s cíli projektu rozhodnuto o náhradě beryllia wolframem, což zároveň při provozu reaktoru odstraní problém s toxickým beryliovým odpadem. Pro ITER to představuje zásadní změnu a wolframovou první stěnou bude vybaven ještě před prvním spuštěním. Nový harmonogram dále zahrnuje výrazné rozšíření mikrovlnného systému ohřevu plazmatu ECRH z 20 na 67 MW a další úpravy vycházející z pokroku fúzního výzkumu, které umožní rychlejší splnění úkolů ITER.
Na tiskové konferenci bylo také oznámeno navýšení nákladů na výstavbu reaktoru spojené s úpravou harmonogramu, instalací wolframové první stěny, navýšením výkonu systému ECRH pro ohřev plazmatu a ostatními úpravami. Celkové dodatečné náklady na projekt budou přibližně 5 miliard EUR, na jejichž úhradě se budou podílet partneři projektu. Celkové náklady na výstavbu reaktoru tak stoupnou ze 17 miliard EUR na 22 miliard EUR. Skutečné náklady jsou ale pravděpodobně nižší, protože stavba reaktoru probíhá mechanismem „in-kind“ dodávek, při kterých partneři projektu dodávají na stavbu již hotové komponenty, jejichž výrobu hradí ve vlastní režii národním firmám a skutečné náklady nezveřejňují.
Aktualizovaný harmonogram projektu v pokročilé fázi realizace reflektuje reálný stav kompletace reaktoru a je proto garancí úspěšného dokončení projektu. Jedna z technicky nejsložitějších staveb na světě s globální dodavatelskou infrastrukturou se přes řadu překážek a měnící se geopolitickou situaci úspěšně blíží k dokončení. To dokládají i níže uvedené prohlídky stavby.
Literatura
Informace o tiskové konferenci
Informace o nákladech na výstavbu projektu
Prohlídky stavby ITER
https://www.youtube.com/watch?v=oN8QLmCSjtA
https://www.youtube.com/watch?v=LoV18YmWB_c
Přednášky
Video: Fúzní elektrárny – současný stav vývoje
Video: Specifické rysy budoucích fúzních elektráren
Video: Pokroky ve výzkumu energetického využití jaderné fúze
Reálný význam současného průlomu v termojaderné fúzi na zařízení NIF
Autor: Vladimír Wagner (17.12.2022)
Rekordy zařízení JET a dalších tokamaků – současný stav fúze
Autor: Vladimír Wagner (21.02.2024)
Rekordní výsledky ve výzkumu jaderné fúze
Autor: Slavomír Entler (25.04.2024)
Diskuze:
Róbert Kubík,2024-07-10 21:41:26
Ak sa ITER predsalen podari dokoncit, tak dost pochybujem, ze to niekto bude schopny zopakovat a postavit komercny reaktor. Tie investicne naklady su astronomicke. Oproti tomu su napr. male modularne reaktory detska hracka a predsa na ne cakame desatrocia.
Re:
Slavomír Entler,2024-07-11 12:29:04
ITER se staví právě proto, aby byl kýmkoliv zopakovatelný. Je to celosvětový projekt a výzkum je plně otevřený i mimo projekt. Stavbu reaktoru zajišťují komerční firmy, takže know-how už průmysl získává. Jakmile ITER vyzkouší vyvinuté technologie, bude zahájena výstavba prototypů fúzních elektráren. Tyto prototypy opět budou stavět průmyslové firmy a cílem bude demonstrace celé elektrárny. Již nyní je řada zájemců o výstavbu fúzních elektráren a soukromý kapitál je připraven je financovat. Projekty jsou již v plném proudu v Evropě, USA, Číně nebo Koreji.
Investiční náklady jsou vysoké, ale ne astronomické. Cena jaderné elektrárny je dnes až 400 mld. Kč, prototyp první fúzní elektrárny DEMO bude stát 500 mld. Kč, protože bude navíc obsahovat velkou položku na výrobu položek FOAK (první svého druhu). Komerční fúzní elektrárny budou stejně drahé jako jaderné, avšak bez nebezpečí havárií a s recyklovatelným odpadem, později budou zlevňovat vývojem a optimalizací technologií.
Re: Re:
D@1imi1 Hrušk@,2024-07-11 13:04:17
Dobrý den. To cenové srovnání vynechává podstatné informace - výkon a životnost. Za těch 400mld. Kč máte štěpný reaktor s tepelným výkonem 3200MWt, zatímco DEMO za 500mld. Kč má mít pouze 2000MWt. A štěpný reaktor s přiměřenou údržbou vydrží v provozu 60 let, což je vedle ceny zásadní ekonomický parametr. U tokomakové elektrárny jsou životnost a nákladnost údržby, předpokládám, neznámé.
Re: Re: Re:
Hobit Hobitak,2024-07-11 14:35:21
ano vynechává spoustu informací, jednoduše proto, že srovnáváte nesrovnatelné. štěpný reaktory mají už nějaký vývoj a halvně praxi za sebou. Víme jak je dělat a víme jaké mají nevýhody a že jsou dost nebezpečné.
Funkční fůzní elektrárnu ještě nikdo nepostavil tak když už srovnáváte konkrétní štěpný reaktor, tak byste měl srovnávat výkon toho prvního "demo" štěpného reaktoru. A hádejte jaký měl výkon? Rozhodně ne 3 GW, proč? Protože byl první na kterém se teprve lidé učili.
Stejně tak fúzní reaktor DEMO bude první a budou se na nšm teprve učit. Na to, že je to teprve ten první reaktor, tak to má teda výkon ústyhodný.
S obrovským potenionálem do budoucna s daleko větším výkonem. Takže srovnejte fúzní reaktor až bude po stejně dlouhém vývoji jako dnešní štěpné reaktory a pak teprve říkejte co je lepší.
Re: Re: Re: Re:
D@1imi1 Hrušk@,2024-07-11 14:56:55
Nesrovnávám, co je lepší, ani co má větší potenciál do budoucna. V kontextu vlákna srovnávám investiční náklady. Pokud se Vám nelíbí, že srovnávám nesrovnatelné, vytkněte to především panu Entlerovi. Já jsem jen doplnil k jeho příkladům příslušné výkony. Vadí Vám to?
Jsem všemi deseti pro investice do vývoje fúzních elektráren. A jsem vděčný panu Entlerovi, že začal pro OSEL psát články o aktuálním stavu vývoje. Ale zároveň jsem pro investice do štěpných technologií, protože nejméně dalšího půl století na nich budeme závislí.
Re: Re: Re:
Slavomír Entler,2024-07-11 15:05:01
Potvrzuji slova Hobita Hobitaka. Obniská jaderná elektrárna měla výkon 5 MW. První zařízení svého druhu vždy byly a vždy budou drahé. Cena se snižuje teprve zkušenostmi a optimalizací zařízení. V případě fúzních elektráren proto budou první prototypy kryty státy s cílem získání zkušeností. Teprve komerční výstavba zajistí optimalizaci a zdokonalování technologií. A tam je easter egg fúze, která je o technologiích. Žádné drahé palivo, jen technologie. Cena paliva bude méně než 1% ceny vyráběné elektřiny. Zdokonalíte technologii a snížíte tak cenu. Stále máte kam snižovat.
Re: Re: Re: Re:
D@1imi1 Hrušk@,2024-07-11 16:02:40
Nicméně ten výkon 5 MW je opět vytržený z kontextu investičních nákladů. První jaderná elektrárna nebyla malá proto, že větší by tenkrát nezvládli postavit. Byla malá proto, že menší zařízení je levnější. A pokusné zařízení je lepší mít raději menší a levnější a se získanými zkušenostmi potom postavit větší.
Výkony štěpného reaktoru a DEMO jsem nezmiňoval proto, že by nešlo postavit větší a výkonnější fúzní reaktor. Zmiňoval jsem je proto, aby byly vidět náklady na instalovaný výkon. Potom si totiž někteří lidé myslí, že štěpné reaktory jsou odepsanou technologií, která nedává smysl už v současnosti, natož v budoucnosti (viz Hobiťákův příspěvek níže).
Jinak cena paliva není silný argument proti štěpným reaktorům, jelikož není drahé (respektive spotřeba je malá). Na štěpné elektrárně je podobně jako na fúzní elektrárně nejdražší samotná výstavba.
Re: Re:
Jiří Král,2024-07-14 23:59:39
Pardon, ale to je asi nedorozumění. ITER jede na D+T fůzi. To tritium chcete produkovat kde? Máte vůbec představu, co to znamená? Samotný ITER sbaští celou civilní světovou produkci. Nikdo nepostaví žádný další, dokud toto nebude vyřešené. A pokud bude množení vysoko nad 1 někdy vyřešené, i poté je ekonomie takového provozu dost diskutabilní.
Re:
Hobit Hobitak,2024-07-11 14:43:27
Tak to ani náhodou, 10-20 mld EUR nejsou astronomické náklady.
Vzhledem k tomu jaký potenciál mají fúzní elektrárny a jaký v budoucnu mohou mít výkon je to v poměru k současným štěpným elektrárnám plivnutí do moře.
Kolik např. takových malých modulárních reaktorů byste musel mít abyste dostal srovnatelý výkon? A jak nebezpečnéto je něco takového postavit? A kolik nebezpečného odpadu vám tím bude vznikat?
Štěpný reaktory měli svůj význam v minulém století a zachránili energentiku lidstva, ale dnes v 21. století štěpný reaktor nemá naprosto žádný smysl.
Lidi by měli veškerý zdroje vložit do výzkumu a vývoje fůze!
To je zdroj o kterém víme, že funguje, váme jak a dokážeme ho postavit. jen chybí peníze.
Je to zdroj bez nebezpečného radioaktivního odpadu, bez nebezpečí samovolné štěpné reakce na 1000-ce let (viz havárie a devastace prostředí po štěpných reaktorech).
Investice v řádu 10-20 mld EUC je skoro nic o proti tomu co tento výzkum přinese celému lidstvu!
Pro srovnání, VW jako jedn asoukromá firma měla jen za 1 rok čistý zisk 18 mld EUR!!!
A to je jen jedna soukromá firma.
Peněz je mezi firmami dost jen je potřeba je dát do fúze a ne je vyhazovat oknem za projekty bez budoucnosti.
Fúze je projekt, který má budoucnost a který pomůže vyřešit energetiku lidstva jako takového na dlouhou dobu.
Re: Re:
F M,2024-07-12 01:01:12
"Štěpný reaktory měli svůj význam v minulém století a zachránili energentiku lidstva, ale dnes v 21. století štěpný reaktor nemá naprosto žádný smysl."
Pokud by jste napsal v druhé polovině 21 století tak napíši, že jste bezbřehý optimista, takto je to jen nesmysl. Jinak s vámi téměř ve všem souhlasím, tedy v tom potenciálu různí energetiky a potřebě na ní pracovat, ale dosažení nějakého podstatného procenta (desítky) vyrobené elektřiny z fúze v celosvětovém měřítku bych viděl spíše až na přelom století 22. Ještě dlouho bude JE jediným bezemisními (požehnaným, košer) zdrojem a především v ČR pokud se nechceme prakticky zcela spolehnout na import (mimo obcasnéZE) nemáme příliš na výběr. Téměř jistě budou fúzní a štěpná jaderná energetika spolu koexistovat, již kvůli velikosti (obrovskosti) fúzních elektráren.
Pokud se neudá nějaký převratný objev tak DEMO nastartuje na začátku 50 let (dost optimisticky) a s rychlostí výstavby těchto velkých elektráren, nejprve "1generace/zkušební" a poté teprve snad ve větším množství skutečně plně komerční verze, ale to již budou realisticky (realistický optimismus, kdy se neočekávají vážnější zadrhnutí) začátek 70 let pro dostavění spíše rok 2080, pro první vlnu. S rychlostí výstavby x? (jednotky/nízké desítky) reaktorů zároveň a dobou stavby y? let (7-8-? jak moc optimisticky?) to opravdu vidím na slušné zastoupení až tak na to století 22. Tedy pokud výrazně nepoklesne spotřeba (krutý žert).
I když bude ekonomika těchto reaktorů zázračná a to nebude, alespoň ne hned, tak proč by se měly první stavět v ČR? Lačných kandidátů bude jistě spousta. Bez různých postihů pro ostatní a dalších deformací trhu bych si tipl, že se bude (alespoň do potencionální serializace výstavby) řadit mezi ty dražší zdroje. Nerad připouštím ještě i tu možnost, že se tento zdroj ovládnout nepodaří (ekonomicky), ale naštěstí je tato možnost již nepravděpodobná.
Aby to neznělo tak negativně, tak ještě jednou zopakuji, že rozvoj fúze je pro existenci technologického lidstva klíčový, fandím mu a s tím, že vynaložených prostředků nejen není škoda, ale je jich i relativně málo souhlasím.
Wendelstein
Pavel Nedbal,2024-07-09 13:29:30
Nechápu, proč se srovnatelně intenzivní vývoj/výzkum nedělá na stelarátorech. O nich v tisku skoro ani slovo. nemají v tom také prsty němečtí zelení?
Re: Wendelstein
Slavomír Entler,2024-07-09 15:31:28
Hlavní důvod je prostý - donedávna nikdo neuměl stelarátor správně postavit. Stelarátor je mnohem návrhově, konstrukčně a výrobně složitější než tokamaky, protože cívky musí být 3D a jejich tvar a poloha musí být přesné. Druhým důvodem bylo, že stelarátory pracovali se studeným plazmatem, které fúzi neumožňuje.
Dnes je situace lepší: přesný návrh, konstrukci i výrobu umožňují počítače, a plazma lze ohřívat systémy, vyvinutými pro tokamaky. Proto Německo s podporou EU postavilo nejmodernější stelarátor na světě Wendelstein 7-X. Je to jedna z 8 priorit evropského fúzního výzkumu. Prozatím W7-X nemá moc výsledků, avšak jakmile je získá a ukáže, že funguje podle plánu, začne se připravovat stavba velkého energetického stelarátoru s DT palivem na úrovni projektu ITER.
Konstanta 30 let
Publius Scipio,2024-07-09 01:40:17
Od začátku prací na termojaderné fůzi platí konstanta 30 let. Ve kterémkoliv okamžiku výzkumu při dotazu na termín provozu reaktoru pro komerční provoz, tedy pro takový provoz, který vyrobí více energie než spotřebuje pro spuštění řízené termojaderné reakce odpověd zní 30 let. Zaněla při prvních pokusech s Tokamaky v SSSR v 50.letech, zaznívá i dnes v souvislosti s Iterem. Každopádně je třeba mít k dispozici v současnosti zdroje energie zejména elektrické pro udržení potřebných magnetických polích.
Re: Konstanta 30 let
Slavomír Entler,2024-07-09 10:53:34
Vtipy s fúzní konstantou se mohou zdát na první pohled pravdivé, ale ve skutečnosti jsou hluboce nespravedlivé. Ovládnutí jaderné fúze je extrémně náročné na hranici našich znalostí a technologických možností. Fúzní výzkum tuto hranici neustále posouvá a fúzní elektrárny jsou již připravovány v komerčních průmyslových firmách. Fúzní zařízení se vyvíjejí stejně rychle jako počítače, jen je třeba se o výzkum zajímat, aby to člověk viděl. Například si přečtěte https://www.osel.cz/13450-rekordni-vysledky-ve-vyzkumu-jaderne-fuze.html
Re: Re: Konstanta 30 let
Zdenek Mazanec,2024-07-09 12:25:21
Nechci prudit, ale cesta k reálně využitelné fúzi pomocí laserů je ještě mnohem dal než pomocí ITERu. Dnes to vypadá tak, že jestli to nějak půjde, tak velkým tokamakem.
Mě osobně přijde existence fúzní konstanty spíše smutná než překonaná, podle všeho na to prostě stále ještě nemáme ani technologie, ani peníze ani odhodlání.
Re: Re: Re: Konstanta 30 let
Opal Opal,2024-07-09 13:13:11
Je to vidět na rozpočtu. Polovina lidstva dá 22 miliard eur. Už se tady rozebíralo, kolik dá maličký stát s 10 miliony obyvatel solárním baronům za 20 let. A co by se s takovými penězi dalo podniknout v kosmickém výzkumu.
Re: Re: Re: Re: Konstanta 30 let
Opal Opal,2024-07-09 13:18:22
Projekt ITER je největším pozemským vědeckým projektem v dějinách lidstva.
Profesor Parkinson: Velikost přináší složitost a složitost přináší zánik.
Re: Re: Re: Re: Re: Konstanta 30 let
Slavomír Entler,2024-07-09 15:59:05
V tomto případě velikost a složitost spolu nesouvisí. Velký tokamak je stejně složitý jako malý. Velikost vychází z požadavku udržet v plazmatu energii a ta se lépe udrží ve velkém objemu. Fúzní reaktory nijak zvlášť složité nejsou.
Re: Re: Re: Re: Konstanta 30 let
František F,2024-07-11 10:12:42
V kosmickém výzkumu a to zvlášť pro ochranu Zeměkoule před údery ze Sluneční soustavy. Bezpečnost důležitější zvídavosti.
Re: Re: Re: Re: Re: Konstanta 30 let
Slavomír Entler,2024-07-11 12:35:59
Nejde o zvídavost, ale o energetickou bezpečnost. Jaderná fúze má globálně dostupné a prakticky nevyčerpatelné zásoby paliva. A ani kosmický výzkum se později bez fúzních zdrojů energie neobejde.
Re: Re: Re: Konstanta 30 let
Slavomír Entler,2024-07-09 15:53:34
Výzkum je velmi náročný a na hraně našich možností. Potřebujete extrémně silné magnety, extrémně vysoké teploty, pracujete s extrémně silným neutronovým tokem. Je to energetický zdroj vesmíru, tak to nemůže být snadné.
Re: Konstanta 30 let
Hobit Hobitak,2024-07-11 14:54:44
Tenhle vtip se mne osobně líbí, ale je to lež.
30 let říkají novináři, lidé kteří dělají výzkum tohle podle mne neřeknou, sami vědí žě to není jednoduché.
Od začátku výzkumu fúze, co ji sleduji, se na něm dělá každý rok obrovský pokrok.
Jen to nejde tak rychle jak si lidé myslí. Ale každý rok, 5 let, 10 let je ten pokrok vidět a vývoj a výzkum pokračuje.
ITER je toho vlastně sám o sobě důkazem.
Ještě před 30 lety by skoro nikdo nevěřil, že bude postavený.
A nyní už skoro stojí a za chvíli se bude spouštět.
Už to samo o sobě je obrovský úspěch!
Jen to nejde ze dne na den, trvá to roky, než se někco takového postaví a vyzkoumá. Chybí vhodné materiály, které vydrží extrémní teplotu, tlaky, apod.
Nikdo nikdy ještě takové materiály nevymyslel ani nevyrobil, nejde to lusknutím prstu.
A vždy se najde i směr, který se později ukáže být špatný a musí se začít znova a tím pádem se vše opět o roky posune.
Kdyby, ale lidé dali do výzkumu více peněz a ne těch směšných "pár" miliard, tak by se výzkum zrychlil a místo ITERU tu dnes mohl stát už DEMO.
Jak jsme psal výše, peněz je do toho vkládáno málo. Jen např. VW měl v 1 roce čistý zisk 18 mld EUR víc než má stát ITER.
Peníze jsou, ale na špatných místech.
Diskuze je otevřená pouze 7dní od zvěřejnění příspěvku nebo na povolení redakce
