Zatím je to jen velká, šest metrů široká kruhová díra v podlaze betonové haly. Ale kolem ní je velmi rušno. Pobíhají tu dělníci, konstruktéři i vědci, jeřáby přesunují materiál nahoru i dolů, stavba je v plném proudu. Už za tři roky tu má začít fungovat zařízení, od kterého si lidstvo slibuje prakticky neomezený zdroj čisté, bezpečné a nevyčerpatelné energie – takzvaný tokamak.
Ústav fyziky plazmatu Akademie věd ho zde, na pražské Slovance, začal stavět v roce 2018, hotový by měl být do konce roku 2025. Neznamená to ale, že začne vyrábět energii. Tenhle tokamak s názvem Compass‑U je zařízení čistě pro vědecké účely, na kterém budou Češi vychytávat mouchy termojaderné fúze, s níž tokamaky pracují.
„Vidíte ten kruh dole? Vyznačuje, kam umístíme fúzní reaktor,“ říká ředitel ústavu Radomír Pánek a se zaujetím v očích ukazuje na dno díry, do které se šest metrů vysoký a pět metrů široký reaktor o váze 400 tun umístí. Až se spustí, díky velmi vysokému magnetickému poli uvnitř vznikne plazma o teplotě přes 100 milionů stupňů Celsia. Pro porovnání – to je mnohonásobně více než v jádru Slunce.
„Na změření takto extrémně vysoké teploty samozřejmě běžný teploměr nestačí, a tak ji budeme měřit lasery. Tamhle už pro ně stavíme zázemí,“ ukazuje Pánek na vznikající speciální buňku, která bude tvořit místnost pro lasery v patře celého komplexu.
Žádné železo, které by rušilo magnetismus
Už sama budova pro český tokamak je velmi specifická, všechno se musí přizpůsobit tomu, aby zařízení fungovalo, jak má, a nic nerušilo jeho magnetické pole. Takže místo klasické železné výztuže jsou betonové podlahy zpevněné sklolaminátem a díra pro něj je obehnaná skruží z nemagnetického nerezu.
Pánek a jeho kolegové také předvádějí venkovní část areálu, kde nyní bagr vyklízí místo pro stavbu haly pro rázové generátory, jež budou tokamak napájet energií. „Budeme potřebovat energii o výkonu 200 megawattů po dobu několika vteřin. Samozřejmě ji nemůžeme čerpat z veřejné sítě, to bychom shodili celou Prahu. Musíme energii postupně akumulovat prostřednictvím těchto vlastních generátorů a pak ji využijeme pro experiment,“ vysvětluje Pánek.
A právě spotřeba elektřiny je jedním z bolavých míst tokamaků. Na udržení a ohřev plazmatu jí totiž potřebují velké množství. Aby se poměr vyplatil, tedy aby vyrobily více, než spotřebují, je potřeba postavit tokamak veliký, který bude generovat velké množství energie. Takový se ale již dokončuje v jižní Franci.
Tokamaky fungují na principu jaderné fúze, tedy slučování jader atomů, což je opak jaderného štěpení, se kterým pracují současné jaderné elektrárny. Při jaderné fúzi nevzniká žádný dlouhotrvající radioaktivní odpad ani nehrozí riziko výbuchu. Fúze je zcela bezpečná. „Navíc palivo pro fúzi je zcela čisté – potřebujeme jen deuterium, které je součástí běžné vody, a tricium, jež se bude získávat z lithia uvnitř samotného reaktoru. Právě oproštění se od radioaktivního paliva a bezpečnost celého procesu jsou hlavní výhody jaderné fúze. Proto lidstvo tolik investuje do jejího výzkumu,“ dodává Pánek a vede návštěvu k velínu, kde je zeď celá pokrytá soustavou monitorů. Odtud se tento fúzní experiment řídí, sleduje se tu především, jak plazma reaguje na různé podmínky.
Češi jsou jednou ze šesti zemí s tokamakem
Díky tokamaku, který se nyní na Slovance staví, mají mimo jiné vědci vyzkoumat, jak odvádět vzniklou energii z plazmatu v zařízení ven. Pánkův tým pracuje například na technologii tekutých kovů, které mohou přebírat energii od extrémně horkého plazmatu bez nebezpečí poškození materiálů a odvádět ji k využití mimo reaktor.
Projekt se realizuje v rozsáhlé mezinárodní spolupráci, z významné části na něj přispívá Evropská unie, která do něj z Operačního programu Výzkum, vývoj a vzdělávání poslala jednu miliardu korun. Dalších osm set milionů korun jde ze státního rozpočtu.
Compass‑U zdaleka není prvním tokamakem v tuzemsku. Naopak. „Česko má, co se týče jaderné fúze, ve střední a východní Evropě zcela výjimečné postavení, a představuje dokonce jednoho z hlavních hráčů v tomto oboru v celé Evropě,“ dodává s hrdostí v hlase Pánek.
Jaderná fúze se v Česku zkoumá už od 60. let, kdy se začaly vyvíjet první koncepty fúzních reaktorů. Od té doby vzniklo v Ústavu fyziky plazmatu AV ČR postupně několik různých tokamaků, předchůdcem toho současného byl Compass, který byl nedávno demontován, aby uvolnil místo svému právě budovanému nástupci. Česko je dokonce jednou z několika málo zemí na světě, která umí tokamak zkonstruovat. O tom, že je Česko v rámci Evropy jedním z lídrů jaderné fúze, svědčí i fakt, že právě české území by mohlo být jedním z kandidátů umístění projektu Demo – plánovaného evropského projektu prototypu fúzní elektrárny, která by se již zapojila do elektrické distribuční sítě.
„Evropský projekt Demo by se měl začít stavět koncem příští dekády a byl bych velmi rád, kdyby se jeho hostitelem stalo právě Česko,“ přeje si Pánek.
Český tokamak nicméně zajímá například i Američany. Před několika lety podepsal ústav dohodu o spolupráci s americkým ministerstvem energetiky, které se také podílí na jeho realizaci. Děje se tak například přes Národní laboratoř fyziky plazmatu v Princetonu.
Stáhněte si přílohu v PDF
První žárovka poháněná čistou energií
Klíčovým projektem v dějinách lidstva pro experimenty s jadernou fúzí je tokamak ITER ve Francii. Jedná se o největší mezinárodní projekt na světě. Kromě Evropské unie, která se na něm finančně podílí ze 45 procent, jej buduje také Japonsko, USA, Čína, Indie, Korea a Rusko. Vybudování tokamaku ITER, což je komplex velikostí srovnatelný například s Jadernou elektrárnou Temelín, bude stát přibližně 20 miliard eur, tedy 487 miliard korun, a samotný reaktor je velký jako pětiposchoďový dům. Výzkumem na svém tokamaku se Česká republika přímo podílela i na realizaci ITER, čeští vědci například výrazně ovlivnili jeho design. A Radomír Pánek také působí jako předseda jeho Technického poradního panelu a reprezentuje Evropu v jeho nejvyšším vědeckém výboru. „Vlastně pendluji mezi ITER ve Francii, sídlem evropské agentury Fusion for Energy v Barceloně a Prahou,“ směje se Pánek. Ovšem ani tento obří projekt není zamýšlen pro komerční využití, nikdy se do energetické sítě nepřipojí. Je to jen klíčový experiment, jehož hlavním cílem je prokázat, že všechny technologie spolu fungují a vyprodukují alespoň 500 MW energie z fúzní reakce.
Na otázku, kdy tedy lidstvo rozsvítí první žárovku poháněnou čistou energií z tokamaku, už Pánkova tvář vážní. „To v současnosti přesně nevíme, protože to závisí na mnoha faktorech včetně financování. Je to každopádně výzkum, ze kterého budou těžit příští generace. Evropská komise už v roce 2012 schválila plán začlenit jadernou fúzi do energetiky kolem roku 2050 a podle toho se snažíme postupovat,“ říká. „Už teď ale můžeme říct, že z fyzikálního hlediska nevíme o žádném problému, proč by fúzní reaktor na principu tokamaku nemohl fungovat,“ naznačuje budoucnost celého projektu Pánek.
Článek byl publikován ve speciální příloze HN Energetická nezávislost.
