Registrace byla úspěšná!
Klikněte na odkaz v e-mailu zaslaném na adresu
Názory
Názory: komentáře k událostem, rozhovory s osobnostmi

„Palivo dostupné v obrovském množství a na libovolném místě vesmíru.“ Wagner o tokamacích v ČR a RF

© Foto : National Research Center "Kurchatov Institute"Spouštění do provozu reaktoru tokamak T-15 MD, Kurčatovův institut v Rusku
Spouštění do provozu reaktoru tokamak T-15 MD, Kurčatovův institut v Rusku  - Sputnik Česká republika, 1920, 01.07.2021
Sledujte nás na
V květnu Kurčatovův institut v Rusku uvedl do provozu termojaderný reaktor tokamak T-15 MD. Tato technologie svého času zařadila české vědce mezi světové špičky díky vědecké spolupráci s Ruskem. Je v dohledu nová bezemisní výroba elektřiny? Princip technologie a současný vývoj mezinárodních tokamaků zpřehlednil fyzik Vladimír Wagner.
Samotné zařízení tokamak, založené na termojaderné fúzi, by mělo umožnit generovat elektrickou energii pomocí izotopů vodíků s nulovým odpadem. Jedná se o jednu z možných cest, jak zajistit bezemisní zdroj energie. Za námětem stojí sovětští vědci Igor Tamm a Jevgenij Sacharov. Nedávno spuštěný tokamak T 15-MD, který je výsledkem dvacetileté práci, by se měl stát součástí mezinárodního projektu ITER na jihu Francie a řešit řadu vědeckých úkolů.
Československo a následně Česká republika jako jedna z prvních států ve světě vlastnila tento typ reaktoru, který byl dovezen ze Sovětského svazu. Ústav fyziky plazmatu AV ČR ho úspěšně modifikoval do vlastního projektu. Čeští vědci se díky svým letitým zkušenostem a odbornosti aktivně podílejí na probíhajícím projektu ITER, který se dle plánu spustí v roce 2035.
Zařízení pro provádění laserové termojaderné syntézy - Sputnik Česká republika, 1920, 19.03.2020
Svět
Vývoj nevyčerpatelného zdroje energie je nadohled? Ruští fyzici přišli s ohromujícím zjištěním
Jaderný fyzik a vysokoškolský profesor Vladimír Wagner přehledně uvedl klíčové body vědeckého vývoje rusko-české spolupráce, vysvětlil význam průlomové technologie a její budoucí vývoj.

Prudký vývoj technologie v ČR

Tokamak je v České republice znám již od 80. let minulého století. Jak hodnotíte dnešní stav výzkumu řízené termojaderné fúze v ČR?
Česká republika byla v této oblasti vždy na špici. Právě z tohoto důvodu bylo možné získat z Ruska velmi brzy jeden z prvních tokamaků. Česko tak bylo jednou z prvních zemí, které s tokamakem pracovaly. Jednalo se o tokamak TM-1 (Tokamak Malyj – 1), který byl jako jeden z prvních tokamaků zhotoven na konci padesátých let v Ústavu atomové energie I. V. Kurčatova v Moskvě. Do Česka byl převezen v polovině sedmdesátých let a od roku 1977 pracoval až do roku 2007 v Ústavu fyziky plazmatu AV ČR. Po rekonstrukci v roce 1985 nesl označením CASTOR (Czech Academy of Sciencies TORus).
V roce 2008 byl nahrazen tokamakem COMPASS který byl dovezen z laboratoře UKAEA Culham ve Velké Británii. Tokamak CASTOR byl ve zmíněném roce 2007 převezen na Fakultu jadernou a fyzikálně inženýrskou ČVUT a pod názvem GOLEM slouží pro výuku a výzkum studentům. Nejde jen o ty české. Po modernizaci a řadě vylepšení lze tokamak řídit a sledovat on-line pomocí internetu odkudkoliv a je tak k dispozici i zahraničním univerzitám. Nový tokamak COMPASS v Ústavu fyziky plazmatu (ÚFP) velmi efektivně slouží našim vědcům, kteří jsou špičkovými odborníky. Jeho výhodou je, že je stejného typu, jako je budovaný velký mezinárodní tokamak ITER, takže se zde dá realizovat řada přípravných studií právě pro ITER.
Jaderný reaktor - Sputnik Česká republika, 1920, 09.08.2016
Svět
Ruští fyzici uskutečnili průlom v práci na termojaderném reaktoru
I díky němu tak mají naši vědci vynikající pozici v mezinárodní spolupráci budující tento největší fúzní projekt. Oceněno to bylo i tím, že kolega Radomír Pánek, který fúzní výzkum u nás vede, se nedávno stal jedním ze dvou místopředsedů správní rady Evropského společného podniku „Fusion for Energy“ (F4E), který zajišťuje evropskou část projektu ITER. V ÚFP se nyní realizuje dramatické vylepšení a modernizace jejich tokamaku. Právě nový tokamak COMPASS-U (COMPAS-Upgrade) a intenzivní zapojení do projektu ITER je zárukou, že výzkum plazmatu bude v Česku i v budoucích desetiletích na světové špici.

Lepší energetický mix nejen pro ČR

Proč je tato oblast jaderné energetiky důležitá a v čem by mohla být přínosná pro energetickou soustavu?
Pokud se podaří realizovat termojadernou elektrárnu, mohlo by to znamenat průlom v dostupnosti nízkoemisní energie. Palivo pro termojaderné zdroje je dostupné v obrovském množství a v libovolném místě zeměkoule i vesmíru. Termojaderné zdroje by mohly být velmi významnou částí energetického mixu, který umožní extrémně dlouhý a udržitelný rozvoj naší technologické civilizace. Teď možná odbočím od blízké reálné energetiky k vědecké fantastice a vzdálené budoucnosti. Pouze termojaderné zdroje jsou kromě anihilačních schopny zajistit pohon kosmických lodí, které se vypraví ke hvězdám.
Jaký potenciál mají tokamaky v budoucnu? Pokud budou vyráběné na průmyslové úrovni, pomohla by tato zařízení značně snížit náklady na energie? Bude možné používat přenosné tokamaky v bytech/domech?
Tokamaky jsou v současné době zařízení, která jsou realizaci fúzní termojaderné elektrárny nejblíže. Je jasné, že ITER bude fungovat a dokáže možnost produkce násobného množství energie ve fúzních reakcích, než je potřeba pro ohřev a udržení plazmatu. Výzkum s jeho pomocí pomůže vyladit proces udržování a ohřevu plazmatu i jednotlivé komponenty tokamaku i jejich optimální konstrukce. Pokud se v jiných oblastech neobjeví nějaký nečekaný technologický průlom, budou první termojaderné elektrárny postaveny na tokamacích.
Je třeba zdůraznit, že ITER je velké zařízení s výkonem několika stovek megawattů. Tokamaky tak budou, podobně jako současné štěpné jaderné reaktory, velkými zdroji. O ceně elektřiny z nich lze zatím jen těžko reálně diskutovat. Je třeba vyladit technologické a konstrukční prvky. Reálnou ekonomickou rozvahu tak bude možné realizovat až na základě prvního demonstračního projektu termojaderné elektrárny, kterým by mohl být zmíněný projekt DEMO. Určitě nepůjde o přenosné tokamaky v bytech a domech. Pro přechod k malým modulárním termojaderným reaktorům, a to mám na mysli jednotky s výkonem desítky a nižší stovky MW, je potřeba technologický průlom a nejspíše nepůjde o tokamaky. A zde jde s největší pravděpodobností o značně vzdálenou budoucnost.
Jaderný reaktor. Ilustrační foto - Sputnik Česká republika, 1920, 02.04.2020
Česko
„ČR má značně omezené možnosti ve využívání obnovitelných zdrojů.“ Vědec odhalil hlavní trendy vývoje jaderné energetiky

Nový ruský tokamak a mezinárodní ITER

V Kurčatovově institutu v Rusku před měsícem spustili termojaderné zařízení tokamak T-15MD. Lze hovořit o významné události nebo je to etapa standardního výzkumu v této oblasti?
Dramaticky vylepšený tokamak T-15MD spustili v již zmíněném Ústavu atomové energie I. V. Kurčatova. Jde o modifikovanou verzi tokamaku T-15, který je v tomto ústavu od konce osmdesátých let. Ten byl prvním tokamakem, který využíval k udržení plazmatu supravodivé magnety a přispěl ke kvalitativnímu průlomu, který v té době v této oblasti proběhl. Jeho využívání bylo značně omezeno finančními těžkostmi, které v devadesátých letech a na přelomu století Rusko provázely a dotkly se i financování vědy a výzkumu. V roce 1995 tak byl zakonzervován. Nyní se tak dokončilo jeho přebudování. Nový tokamak T-15MD (Modified Divertor) by měl být jedním z hlavních zařízení testujícím vlastnosti supravodivých magnetů využitých i pro ITER a je takovým předskokanem, který umožní efektivní a rychlé spuštění a využití tohoto mezinárodního projektu. Je tak součástí velmi významného zapojení Ruska do tohoto největšího současného vědeckého projektu ve světě. I z tohoto pohledu jde i v mezinárodním kontextu o velmi významnou událost.
Nakolik úspěšné jsou současné mezinárodní projekty tokamaků, například americký NIF a evropský ITER?
Tady bych si dovolil malou opravu. Americké zařízení NIF (National Ignition Facility) není tokamak a není to ani jiný typ pasti pro udržení plazmatu pomocí magnetického pole. Zde se jedná o tzv. inerciální udržení, při kterém se laserovými nebo jinými paprsky stlačí plazma na extrémně vysokou hustotu a teplotu. V tomto stavu sice existuje jen velmi krátce, ale právě velmi vysoké hustoty plazmatu umožňují zajistit podmínky pro uvolnění dostatečně velké energie ve fúzních reakcích. V tomto případě je plazma ve stavu blízkém tomu, který vzniká v průběhu termojaderné exploze. Jde v jistém smyslu o termojadernou mikroexplozi. V případě magnetického udržení, do kterého patří i tokamaky, jde o relativně dlouhodobé udržení plazmatu o řádově nižších hustotách pomocí magnetického pole. Právě NIF ukázal, že cesta k termojadernému zdroji na bázi inerciálního udržení bude mnohem náročnější, než se očekávalo. Což je škoda, protože právě na bázi inerciálního udržení plazmatu by mohly fungovat ty mezihvězdné vesmírné pohony.
Naopak tokamaky jsou v tomto směru už hodně daleko. Celá řada moderních tokamaků postavených s využitím supravodivých magnetů, jako je zmíněný ruský T-15MD, japonský JT-60SA, jihokorejský KSTAR nebo čínský EAST, jasně ukazují, že udržitelná fúzní produkce energie je dosažitelná. Právě znalosti o chování plazmatu, které se získaly na zmíněných tokamacích, dokládají, že ITER bude díky své velikosti produkovat řádově více energie, než je potřeba pro ohřev plazmatu. Na základě zkušeností získaných při provozu a výzkumech u tokamaku ITER by se pak mohla postavit první demonstrační termojaderná elektrárna DEMO.
Zprávy
0
Nejdříve novéNejdříve staré
loader
Chcete-li se zapojit do diskuse,
přihlaste se nebo se zaregistrujte
loader
Chaty
Заголовок открываемого материала