Termojaderná fúze aneb Energie z jedné vany mořské vody by člověku stačila na celý život

„Cílem projektu ITER je prokázat realizovatelnost získávání energie z termonukleární fúzní reakce,“ vysvětluje ve Studiu Leonardo docent Radomír Pánek, ředitel Ústavu fyziky plazmatu Akademie věd.

„Základem experimentu je prokázat, že toto zařízení dokáže vyprodukovat minimálně desetkrát více energie, než budeme do něho vkládat,“ doplňuje.

„Existují dva způsoby, jak získávat energii: z atomu a z hmoty. První je štěpit jádra těžkých atomů, což je reakce, která je dnes velmi dobře zvládnutá a využívá se v standardních štěpných elektrárnách. Tento typ ale s sebou nese řadu potenciálních problémů, jako je riziko řetězové reakce a tím pádem havárie, produkce radioaktivního odpadu a zároveň vyčerpatelnost zdrojů,“ popisuje fyzik.

Čtěte také

Stellarátor - nová naděje pro termonukleární fúzi?

„U fúzní reakce dochází namísto ke štěpení ke slučování jader. Při tom se uvolní ještě mnohem větší množství energie než při štěpné reakci,“ vysvětluje. „Tato reakce má řadu výhod. Například pro první generaci fúzních elektráren by palivo měly tvořit izotopy vodíku, směs deuteria a tritia. Deuterium máme v mořské vodě a tritium bude vyráběno přímo v samotném reaktoru z lithia.“

„Lze říct, že deuterium získané z vany obyčejné mořské vody a tritium vyrobené z lithia, které je třeba v baterii, je schopno přes tuto reakci produkovat takové množství energie, které jednomu člověku vystačí na celý život.“

Malé slunce

Termojaderná fúzní reakce pohání všechny hvězdy v našem vesmíru. Nejrozšířenější formou látky, která tvoří až 99 procent pozorované atomární hmoty vesmíru, je plazma, což je čtvrté skupenství hmoty.

Čtěte také

Čínský tokamak spoutal horké plazma po rekordní dobu 30 sekund

„Vložená energie spočívá v tom, že musíte plazma zahřát na dostatečně velkou teplotu a udržet pohromadě dostatečně dlouho levitovat v prostoru,“ vysvětluje Pánek.

„Aby tokamak, což je nejpokročilejší koncept pro udržení plazmatu pro budoucí fúzní reaktor, udržel v prostoru levitovat horké plazma, využívá silné magnetické pole. Jde v podstatě o to vytvořit něco jako malé slunce v pozemských podmínkách.“

Plazma díky silnému magnetickému poli uvnitř tokamaku jakoby levituje|foto:Ústav fyziky plazmatu Akademie věd ČR

„Plazma může být velmi studené, to je třeba v zářivkách, ale v našich aplikacích tomu říkáme vysokoteplotní plazma. Ty teploty jsou opravdu extrémní. V centru plazmatu v zařízení tokamak je teplota až 150 milionů stupňů Celsia, což je desetkrát více než v centru slunce.“

Náhrada za velké zdroje energie

Pro vysoký kladný zisk energie je důležitá velikost tokamaku. „Nevýhoda fúze je v tom, že z fyzikálních důvodů nejsme schopni postavit zařízení, které bude relativně malé, levné a bude produkovat například jen 10 kilowattů jako třeba standardní kamna. Jsme schopni postavit zařízení, které pokud má mít vysoký kladný výtěžek, bude poměrně velké. Bude produkovat energii o stovkách megawattů až gigawatty,“ přibližuje Pánek.

Čtěte také

Jadernou energii nechce EU zařadit mezi bezemisní. Pro nás je to ale jediný možný zdroj, tvrdí vládní zmocněnec Míl

„V tuto chvíli je tedy fúzní reakce zajímavá z pohledu budování velkých elektráren typu například Temelín nebo Dukovany. To znamená budoucí náhrada za velké zdroje energie.“

„Nejde jen o náhradu jaderných elektráren, protože ty mají ještě poměrně dlouhou perspektivu. Ale určitě by to měla být náhrada za velké fosilní zdroje. A předpokládáme, že minimálně zpočátku by typ elektrárny založený na fúzní reakci fungoval v nějaké koexistenci se standardními jadernými elektrárnami,“ vysvětluje fyzik.

„Samozřejmě chceme takové zdroje energie uvést do praxe co nejdříve. ITER je a bude  pořád experiment. Není to prototyp fúzní elektrárny. Cílem je vyzkoušet, jak se chová plazma právě v této velké škále. Teprve potom bude budován samotný prototyp budoucího fúzního reaktoru.“

Řez reaktorem ITER. Zelenou barvou je znázorněna část první stěny reaktoru, která obklopuje plazma, oranžovou barvou tzv. divertor, čisticí plazma, modrou toroidální magnetické cívky. |foto: ITER

„Tento prototyp si pravděpodobně bude budovat z těch partnerů každý sám. Na jeho přípravě už pracujeme. A předpoklad je takový, že bychom ho měli začít stavět někdy kolem roku 2035 až 2040,“ naznačuje docent Radomír Pánek.

Celé Studio Leonardo si můžete pustit na záznamu.