Odborně-vzdělávací a zpravodajský portál z oblasti strojírenství a navazujících oborů
Články >> ITER je cesta. I cesta je cíl
Chcete dostávat MM Průmyslové spektrum ZDARMA až do Vaší schránky? Více informací zde.

ITER je cesta. I cesta je cíl

Termojaderná fúze představuje naději pro vyřešení energetických problémů lidstva. Současný stav výzkumu a výstavby projektu ITER byl hlavním tématem 25. mezinárodní konference, která se minulý měsíc uskutečnila v Petrohradě. Uspořádala ji Mezinárodní agentura pro atomovou energii (MAAE) ve spolupráci s ruskou státní korporací Rosatom a ruskou vládou. Jednání se zúčastnilo více než 660 delegátů ze 43 zemí.

Na projektu ITER (anglicky International Thermonuclear Experimental Reactor, Mezinárodní termonukleární experimentální reaktor; latinsky Iter znamená cestu) se podílejí EU, Rusko, USA, Japonsko, Čína, Indie a Jižní Korea. Dohoda o jeho vybudování byla podepsána v roce 2006. Evropské státy poskytují 50 % finančních prostředků, Rusko přispívá kolem 10 % celkové sumy, které budou investovány ve formě dodávek zařízení.

Stav na staveništi

První experimentální termojaderný reaktor ITER se staví v Cadarache ve Francii nedaleko Marseille. Projekt má na starosti stejnojmenná organizace, která čítá asi 500 stálých zaměstnanců a 350 externích spolupracovníků. V jejím čele stojí generální ředitel Osamu Motojima z Japonska. Na konferenci uvedl, že na stavbě dokončili betonovou desku pod reaktorovým sálem. Ze Spojených států amerických dorazilo dvanáct vysokonapěťových bleskojistek, které byly dopraveny na staveniště na kamionech jako americký příspěvek k elektrickému systému zařízení ITER. Bleskojistky budou součástí zařízení umístěného mezi 400kV rozvodnou a transformátory, které budou napájet přístroje ITERu. Jsou určeny k ochraně transformátorů před přepětím způsobeným úderem blesku.

Sergio Orlandi, vedoucí technického úseku pro systémy ITERu, již dříve v tiskové zprávě uvedl: „Včasné dodání těchto prvních dílů – v souladu s harmonogramem z roku 2010 – je příklad, který by měl být následován.“

To je důležité oznámení, protože projekt se potýká s řadou problémů. Jednak je to nedodržování harmonogramu prací a dodávek a jednak je to nedostatek peněz. Ředitel Motojima se na tiskové konferenci vyhnul konkrétní odpovědi a s diplomatickým úsměvem hovořil o tom, že se připravuje aktualizace plánu výstavby a do léta příštího roku se také upřesní rozpočet.

Areál je opravdu rozsáhlý, zabírá 180 hektarů. Samotný ITER se rozkládá na 42 hektarech, což je plocha odpovídající 60 fotbalovým hřištím. V létě byla dokončena betonová základna s téměř 500 kotvicími pylony a antiseizmickými konstrukcemi, jež má unést až 360 tisíc tun, což odpovídá hmotnosti newyorského mrakodrapu Empire State Building. Samotný ITER bude mít hmotnost 23 tisíc tun. Jeho budova bude vysoká 60 metrů nad zemí a bude mít ještě 13 metrů pod povrchem. Nyní byly na staveništi instalovány první z pěti plánovaných obrovských jeřábů vysokých až 80 metrů s nosností až 8 tun a dosahem ramene až 65 metrů (viz fotogalerie na www.iter.org).

Ruská reminiscence

I když posláním konferencí pořádaných každé dva roky v různých zemích světa je výměna nejnovějších informací, při jubilejním setkání se také trochu bilancuje. To učinil i akademik Jevgenij Velichov, veterán jaderného výzkumu, který je nyní prezidentem vědeckovýzkumného centra nesoucího jméno otce sovětské atomové bomby Igora Kurčatova. Připomněl, že už v roce 1951 právě Kurčatov, který tehdy za asistence sovětské tajné policie vedl kolektiv vynikajících fyziků pracujících na vývoji atomových zbraní, napsal dopis Stalinovi, ve kterém popisoval principy termojaderné fúze. Vycházel z podnětů několika dalších vědců. Nikdo na světě se o tom však nedozvěděl. Dopis byl teprve nedávno objeven v archivu KGB a odtajněn.


Ing. Igor Mazul představil první prototypy panelů, jež budou umístěny na vnitřní straně první stěny reaktoru ITER.


První experimentální termojaderný reaktor se staví ve Francii.

Touto vzpomínkou chtěl akademik Velichov připomenout sovětské neboli ruské prvenství. Jisté je, že při vývoji vodíkové bomby navrhli Andrej Sacharov a Igor Tamm konfiguraci magnetického pole pro udržení plazmatu, dnes označovanou jako tokamak. Teprve po Stalinově smrti mohl Kurčatov v roce 1956 navštívit britský Ústav atomového výzkumu v Harwellu a ve své přednášce seznámit světovou vědeckou veřejnost s některými poznatky z výzkumu termojaderné fúze. Ostatně fúzní výzkum podléhal v té době utajení i ve Velké Británii a v USA. Kurčatov tak vlastně inicioval odtajnění těchto výzkumů v celosvětovém měřítku, k němuž došlo o rok později.

Jako další historický mezník uvedl Velichov setkání amerického prezidenta R. Reagana a sovětského lídra M. Gorbačova v Ženevě v listopadu 1985, kde se dohodli na projektu mírového využívání termojaderné fúze. Třeba dodat, že Sovětský svaz už ekonomicky nemohl vydržet závody ve zbrojení a potřeboval mediální úspěch. Ovšem i Američané chtěli ukázat veřejnosti přívětivější tvář. Tak se zrodil megaprojekt ITER.

Koncepční práce však začaly až v roce 1988 a konstrukční řešení schválili členové dokonce v roce 1997, což vedlo k odchodu USA. Američané požadovali přepracování projektu do levnější verze, a tak se tedy nyní staví ve Francii poblíž Marseille. USA se do projektu vrátily až poté, co přistoupila také Čína.

Na exkurzi v závodech

Součástí konference byly také exkurze do petrohradských závodů, jež se chtěly světové odborné veřejnosti pochlubit svými výsledky. Rusko totiž investuje jen v roce 2014 do programu ITER asi 120 milionů eur.

Od roku 1988 koordinuje účast ruských podniků v megaprojektu ITER Vědeckovýzkumný ústav elektrofyzikálních přístrojů nesoucí nyní jméno D. V. Jefremova. Byl založen na okraji Petrohradu v roce 1946 pod krycím názvem Speciální konstrukční kancelář. Jak naznačuje název – a dodnes vysoký panelový neprůhledný plot s ostnatým drátem – byl od samého počátku svázán s utajovaným „atomovým projektem“. Pod tímto eufemistickým označením se skrýval vývoj a později výroba jaderných zbraní. Nyní se zaměřuje na fyziku plazmatu, elementárních částic a vývoj některých konstrukčních prvků. Během prezentace pracovníci ústavu ukázali nejen některá testovací zařízení, ale seznámili návštěvníky i s vybranými výsledky výzkumu a vývoje. Například s jejich řešením první stěny tokamaku.

První stěna reaktoru obklopujícího plazma je nejzatíženější část fúzního reaktoru. Odpověď na otázku, jak vlastně bude vypadat, nabídla právě exkurze. Ve zdejším závodě vyvinuli a od příštího roku začnou vyrábět první prototypy panelů, jež budou umístěny na vnitřní straně první stěny a odolají stanoveným energetickým hodnotám. „Bude jich 179 o rozměrech 1 x 1,5 metru,“ prozradil Ing. Igor Mazul, jeden z vedoucích pracovníků ústavu. „Panely budou třívrstvé, z beryllia, mědi a austenitické nerezové oceli. Musejí být i mechanicky odolné a minimalizovat znečištění plazmatu jinými chemickými prvky. Proto používáme beryllium s nízkým atomovým číslem 4. Se sériovou výrobou počítáme od roku 2017.“

Na programu ITER se podílí několik dalších ruských ústavů a výrobních závodů v různých částech Ruska.

Jaká byla konference?

Jednání v Petrohradě se z České republiky zúčastnila delegace z Centra výzkumu v Řeži a Ústavu fyziky plazmatu Akademie věd ČR. Jednoho z nich, doc. RNDr. Jana Mlynáře, vedoucího vědeckého pracovníka ÚFP, jsem požádal o krátké zhodnocení konference.

„Konference byla organizačně velmi dobře zajištěna, jediná drobná kritika se týkala nedostatku prostoru na diskuse u posterů. Proti předchozím letům se jen velmi nízký počet příspěvků týkal inerciální fúze, tj. uvolňování energie jaderného slučování pomocí mikroexplozí tabletek zapálených mohutnými lasery. Hlavním, ale zřejmě nikoliv jediným důvodem byl bojkot této konference příslušnými výzkumnými týmy z USA. O to větší byl ovšem zájem o nové výsledky ve výzkumu fúze s magnetickým udržením s vysokou účastí odborníků z Japonska, Číny, samozřejmě Evropy a Ruska, a také USA. Bojkot se totiž netýkal univerzitního výzkumu.
Na konferenci panovala velmi živá atmosféra, zájem o výsledky druhých byl vysoký a diskuse neustávaly ani po ukončení denního programu. Bohužel se zároveň ukazuje, že projekt ITER je opravdu velmi komplikovaný (jak fyzikálně, tak technicky) a jeho budoucí úspěch závisí na řadě závažných předpokladů, které zatím nejsou vždy zcela splněny. Mnoho příspěvků se proto týkalo právě prací na fyzikálním i technickém vývoji pro ITER, a to například včetně výzkumu vhodných provozních režimů tohoto reaktoru, který je prováděn experimentálně na podobných, ale menších zařízeních. Jedním z takových zařízení je i český tokamak COMPASS.


Jak se dalo očekávat, nic převratného se na konferenci nepublikovalo. Bohužel se zatím žádné zázračné řešení nenabízí. ‚Evoluční‘ pokrok v oboru je však od poslední konference patrný a často doložený čísly (zvýšení efektivity ohřevu plazmatu, zlepšení odvodu tepla z komponent reaktoru atp.). Z hlediska mé vlastní práce na tokamaku COMPASS pro mě pak bylo velmi důležité, že jsem se mohl seznámit s výsledky jiných tokamaků týkajících se pozorování tzv. ubíhajících elektronů v plazmatu. Jejich chování je nyní potřeba také detailně pochopit, protože na velkých zařízeních typu ITER by bez potřebného know-how mohly poškozovat stěnu reaktoru. Nové práce z italského tokamaku FTU mi významně pomohly při přípravě experimentů pro COMPASS, protože úspěšně ukázaly, jak je možné tyto elektrony izolovat a řídit vnějším magnetickým polem.“

A jak dál?

Někteří odborníci se domnívají, že fyzici při řešení termojaderné fúze už odvedli svůj díl úkolu a na řadě jsou inženýři. Jiní připouštějí, že hlavní tíha projektu sice bude nyní spočívat na bedrech techniků, ale vědci prý také ještě neřekli poslední a konečné slovo.

Oba tábory však shodně konstatují, že nejdůležitější role nyní připadá politikům, kteří drží v rukou peníze. V USA a v Rusku je prý téma jaderné fúze podinvestováno a teprve v poslední době se v tomto smyslu začíná blýskat na lepší časy. Zdá se, že velký pokrok udělají v dohledné době Čína a Korea a první komerční termojaderné elektrárny by mohly být postaveny právě tam.

Karel Sedláček, Petrohrad

Další články

Energetické strojírenství

Komentáře

Nebyly nalezeny žádné příspěvky













Sledujte nás na sociálních sítích: