ITER je jedním z nejambicióznějších energetických světových projektů. 35 národů společně buduje v jižní Francii největší tokamak na světě. Megalomanské zařízení, které chce dokázat, že jaderná fúze je budoucností energetiky.
Napodobujeme proces uvnitř hvězd
V menším měřítku se projekt ITER snaží napodobit proces, díky němuž svítí hvězdy a který by mohl být alternativou k současnému získávání elektřiny. Fúze je způsob, jak získat obrovské množství energie, která je zároveň ekologická, neboť jako vedlejší produkt nevytváří uhlík.
Zkratka ITER pochází původně z anglické zkratky International Thermonuclear Experimental Reactor, v překladu mezinárodní termonukleární experimentální reaktor. Zároveň může ITER znamenat latinsky cestu.
S celkovým rozpočtem 18 miliard eur, čili více než 460 miliard korun, je ITER druhým nejdražším mezinárodním vědeckým projektem. Prvenství si drží Mezinárodní vesmírná stanice, jejíž cena se odhaduje na 150 miliard amerických dolarů (v přepočtu přes než 3 bilióny korun).
Podívejte se na stavbu ITERu z dronu (čerstvé záběry z října 2019):
Ačkoli už menší fúzní reaktory, tzv. tokamaky, existují, ITER bude prvním fúzním zařízením, které dokáže vytvářet více energie, než samo spotřebovává. Prvenství má mít rovněž v samotné době, po kterou bude schopen pracovat, respektive fúzní reakci udržet. Výsledkem by mělo být zařízení, které by mohlo být předzvěstí elektráren budoucnosti.
Jak to funguje?
Množství fúzní energie vznikající v tokamaku závisí na množství fúzních reakcí uvnitř probíhajících. ITER má produkovat 500 MW energie během zážehů pulsů plazmatu, které potrvají déle než 500 sekund. Základní palivo tvoří izotopy vodíku, asi půlgramová směs deuteria a tritia. Deuterium lze získat z vody, kde se nachází v poměru 1 atomu deuteria na 6500 atomů vodíku. Druhý izotop vodíku, tritium, se v přírodě téměř nevyskytuje. Potřebujeme ho vyrobit z lithia.
Odpadním produktem reakce je helium a proud neutronů. Ten po obvodu reaktoru vytváří teplo a zároveň dokáže štěpením lithia vyrobit radioaktivní tritium, tedy jednu ze složek paliva.
Podmínky nutné k jaderné fúzi
- Velmi vysoká teplota o více než 100 milionech stupňů Celsia
- Dostatečná hustota plazmatických částic, aby se zvýšila pravděpodobnost, že dojde ke srážce
- Dostatečný čas k udržení plazmatu, které má sklon k expanzi
V extrémně vysokých teplotách se začnou elektrony oddělovat z elektronového obalu a plyn se začne měnit na plazma – to je čtvrté skupenství hmoty a také nejrozšířenější formu látky, která tvoří až 99 % pozorované atomární hmoty vesmíru.
Abychom dokázali plazma uvěznit a kontrolovat jeho tok, potřebujeme tokamak, zařízení vytvářející toroidní magnetické pole. To slouží jako magnetická nádoba, která vysokoteplotní plazma udrží v prostoru, aniž by se dotýkalo stěn. Původně slovo tokamak pochází z ruštiny, kde Токамак je zkratkou popisu „тороидальная камера с магнитными катушками“, což česky znamená toroidní komora v magnetických cívkách.
Myšlenku tokamaku známe již více než 70 let. Jak ruská zkratka slova napovídá, původně byla popsána dvěma sovětskými vědci, Tammem a Sacharovem.
Podívejte se na vizualizaci, jak se bude skládat samotný reaktor ITERu:
Tokamaky se dnes považují za jednu z nejnadějnějších cest k realizaci kontrolované jaderné fúze. Další možností může být stellarátor, který funguje na odlišném principu a pro stabilitu udržení plazmatu nepotřebuje proud protékající plazmatem, což má své výhody ale i nevýhody.
Funkčních tokamaků různých vědeckých týmů existují v současné chvíli po světě desítky. Jeden máme v Praze na ČVUT, a přestože v minulosti nesl různá jména, dnes se mu přezdívá Golem. I vědecké týmy všech koutů světa testující steallarátory nezahálí. Silně se ve vývoji začíná angažovat Čína, která se minulý týden pochlubila plánovaným spuštěním nového velkého tokamaku. Žádný ze zmíněných týmů ale nemá tak obrovský rozpočet jako je tomu v případě ITERu.
K čemu je to dobré
ITER je i při svých rozměrech stále jen experimentální reaktor. Nemá elektrický generátor, čili nebude dodávat energii do rozvodné sítě. Proč tedy do něj Evropská unie spolu s USA, Ruskem, Čínou, Japonskem, Jižní Koreou a Indií investují? Zvlášť když kritici ITERu upozorňují na enormní výzvy, které musí projekt překonat a náklady na výstavbu průběžně rostou? V konečném součtu přitom vůbec není jisté, zda technologie bude fungovat a zda bude konkurenceschopná.
Projekt má, obdobně jako jaderná fúze samotná, obrovský potenciál. V momentě, kdy se podaří jaderné fúzi přijít na kloub, může to znamenat enormní příliv levné a ekologicky čisté energie.
Přestože parametry zařízení budí mezi laickou veřejností obavy, termojaderný reaktor je v zásadě bezpečnější než reaktory pro štěpení atomů, které jsou v jaderných elektrárnách. Při výrobě energie fúzí není potřeba těžit nějaká drahá paliva, nevzniká při ní žádný radioaktivní odpad a ani oxid uhličitý. Slučování lehkých jader je jev, který je hojně zastoupený ve vesmíru, je to efektivní cesta k obrovskému množství energie. Ale k jeho pochopení a ovládnutí na Zemi však budeme ještě minimálně pár desetiletí potřebovat.
Kritici v na konci 19. století tvrdili, že lidé nebudou nikdy létat. A to jim za okny poletovali holubi. V případě jaderné fúze se snažíme přírodu napodobit také. Tentokrát nám nejsou vzorem ptáci, ale hvězdy. Replikovat tento přírodní jev je ale už poněkud více zapeklité. Experimentální tokamaky nám nicméně ukazují cestu, podobně jako třeba papírová vlaštovka v případě létání. Dnes už máme vrtulníky, letadla i rakety a létání jsme ovládli, podaří se nám to i s jadernou fúzí? Pokud ano, budeme mít ohledně energie jednou provždy vystaráno.
Časová osa projektu ITER
| 2005 |
Rozhodnutí vybudovat ITER ve Francii |
| 2006 |
Podpis dohody |
| 2007 |
Formální vytvoření organizace ITER |
| 2007-2009 |
Terénní úpravy |
| 2008-2021 |
Výroba komponentů pro první spuštění (událost „First Plasma“) |
| 2010-2017 |
Podzemní struktury, seismické testování a základy tokamaku |
| 2010-2021 |
Konstrukce zařízení ITER a budov nutných pro první spuštění |
| 2012 |
ITER získává ve francouzském právu licenci jako základní jaderné zařízení |
| 2014-2021 |
Konstrukce budovy, ve které se tokamak bude nacházet |
| 2015-2023 |
Přeprava největších komponentů do objektu ITERu |
| 2020-2025 |
Fáze 1 hlavního sestavování |
| 2022 |
Zkompletování toru |
| 2024 |
Uzavření kryostatu |
| 2024-2025 |
Kontrolní a schvalovací procesy |
| Prosinec 2025 |
Událost „First Plasma“, první spuštění |
| 2035 |
Operace Deuterium-Tritium, funkce na plný výkon |
