Vnitřnosti tokamaku Alcator C-Mod. Kredit: Bob Mumgaard / Plasma Science and Fusion Center.

Už dlouho sledujeme nanejvýš napínavý zápas fyziků s jadernou fúzí. Pokud si tuhle energii ochočíme, zaručí nám to pár klidných desetiletí, možná i století. Ale není to jednoduché, ani trochu. Jednoduchý nebývá ani osud experimentálních zařízení, která nám se zkrocením fúze pomáhají. Doprovázejí je přetažené rozpočty nebo naprosté rozpočtové katastrofy, o technických obtížích darmo mluvit. Někdy se ale stane zázrak, jako se to stalo s tokamakem Alcator.

Alcator v centru Plasma Science & Fusion Center. Kredit: Dan Brunner / Wikimedia Commons.

Tokamak Alcator C-Mod je nebo přesněji řečeno byl zařízením centra Plasma Science and Fusion Center (PSFC) Massachusettského technologického institutu (MIT). Byl třetím tokamakem se silným magnetickým polem z dnes již velmi letité série Alcator (Alto Campo Toro, anglicky High Field Torus), kterého v MIT předcházely tokamaky Alcator A (1973-1979) a Alcator B/C (1978-1987). Alcator C-Mod fungoval od roku 1993 a během té doby opakovaně zlepšoval světový rekord v tlaku plazmatu. Ještě před pár týdny platil jeho rekord z roku 2005, kdy Alcator C-Mod dosáhl tlaku plazmatu 1,77 atmosfér.

V letošním roce měl být Alcator C-Mod už dávno rozebraný. Americké ministerstvo energetiky (DOE) stoplo financování tokamaku v roce 2012 kvůli penězům pro bezedný projekt ITER a osud Alcatoru visel na vlásku. Nakonec se ale potřebné desítky milionů dolarů našly, když Kongres kývl na další tři roky provozu. Příběh tokamaku Alcator C-Mod se definitivně uzavřel na začátku letošního podzimu 30. září 2016. Podle všeho to ale nebylo žádné vyhnití v ústraní kvůli nedostatku finančních prostředků. Tenhle tokamak odcházel oslnivě, za dunění fúzních reakcí. Se světem se rozloučil novým obdivuhodným rekordem, kterého dosáhl v úplně poslední den provozu. Teď už ho ale každopádně rozebírají.

Emoce nad rekordem Alcatoru. Kredit: Jim Irby/Plasma Science and Fusion Center

Svůj vlastní rekord Alcator C-Mod vylepšil o zhruba 15 procent, a dosáhl tlaku plazmatu 2,05 atmosfér. Teplota plazmatu přitom přesáhla 35 milionů stupňů Celsia, tedy asi dvojnásobek teploty ve středu Slunce. V tomto plazmatu proběhlo asi 300 bilionů fúzních reakcí za sekundu, v objemu přibližně 1 krychlového metru. Rekordní plazma se udrželo po celé 2 sekundy, v magnetickém poli 5,7 tesla. 

ITER nabírá stále větší zpoždění. Kredit: ITER Collaborative.

Abychom jadernou fúzi zkrotili a mohli ji použít k výrobě energie, musíme uspět ve třech klíčových hodnotách. Plazma musí mít určitou teplotu, musí se udržet po určitou dobu, a musí mít určitou hustotu. Teplota s hustotou přitom dávají dohromady tlak plazmatu, který tím pádem představuje 2/3 z požadovaných cílů fúze. Jinými slovy, tlak plazmatu je klíčem k fúzi. Množství energie produkované fúzí totiž roste se čtvercem tlaku plazmatu. Jiné fúzní experimenty dosahují podobných teplot plazmatu, ale v tlaku plazmatu jsou zřetelně pozadu. Alcator je teď o 70 procent hodnoty tlaku před druhým zařízením v pořadí. 

Možná to bude znít neuvěřitelně, ale odborníci v tuto chvíli odhadují, že právě ustanovený rekord v tlaku plazmatu přežije Alcator o dalších nejméně 15 let. Pokud vůbec někdy bude spuštěn tokamak ITER, tak by sice měl mít objem asi 800 větší nežli Alcator C-Mod, bude ale fungovat se slabším magnetickým polem. Rekord Alcatoru by měl překonat právě ITER, ale nejdříve v roce 2032, kdy by měl ITER najet na plný výkon a dosáhnout tlaku plazmatu 2,6 atmosfér. Ale kdo ví. Fúzní energetika je očividně běh na strašlivě dlouhou trať a může se klidně stát, že se najednou objeví nějaká nová technologie, která pošle ITER do šrotu dřív, nežli ho vůbec spustí. 


Video:  New world record set by the team at Alcator C-Mod

Alcator C-Mod 360 degree tour


Literatura
MIT 14. 10. 2016, Wikipedia (Alcator C-Mod).