Termojaderná fúze

Vzrušující cesta za energií budoucnosti

Ústav fyziky plazmatu AV ČR vydal třetí, rozšířené vydání úspěšné populárně-naučné knihy Řízená termojaderná fúze pro každého, v níž autoři Milan Řípa, Jan Mlynář, Vladimír Weinzettl a František Žáček přibližují poučeným laikům výzkum nejperspektivnějšího zdroje energie budoucnosti – termojaderné fúze. Zdárný vstup do čtenářského života knize popřáli 19. ledna 2012 v budově AV ČR na Národní třídě v Praze místopředsedkyně Senátu PČR Alena Gajdůšková a předseda Akademie věd ČR Jiří Drahoš.

Foto: Stanislava Kyselová, Akademický bulletin
Rozinkami namísto vína pokřtili knihu Jiří Drahoš a Alena Gajdůšková.

Jako hosté se setkání dále zúčastnili předseda Učené společnosti Václav Pačes, ředitel Ústavu fyziky plazmatu AV ČR, v. v. i., Petr Křenek, ředitel Fyzikálního ústavu AV ČR, v. v. i., Jan Řídký, předseda Vědecké rady AV ČR Jiří Čtyroký, člen Akademické rady AV ČR Karel Aim a další osobnosti akademické obce.

Foto: Stanislava Kyselová, Akademický bulletin
Autorský kolektiv: zleva editor knihy Milan Řípa, dále spoluautoři František Žáček, Vladimír Weinzettl a Jan Mlynář

Kniha badatelů z ÚFP AV ČR představuje hodnotnou pomůcku pro všechny, kteří se chtějí obeznámit s tématem termojaderné fúze. Nechybí v ní pochopitelně objasnění principu nejúspěšnějšího termojaderného zařízení – tokamaku – a jeho „konkurenta“ – laserové fúze. Množství fotografií a názorných schémat vysvětluje základní principy fúze, její výzkum i problémy, které musí výzkumníci překonat a vyřešit. Nová část knihy pojednává o ruském vědci Olegu A. Lavrentěvovi, který stál koncem 1. poloviny 20. století u počátků státního programu výzkumu řízené jaderné fúze v bývalém Sovětském svazu. Ruskému vědci se rozhodujícím impulzem pro výzkum stal projev amerického prezidenta Harry S. Trumana, který v roce 1950 v reakci na úspěšný pokus SSSR s atomovou bombou vyzval k dokončení vodíkové termonukleární bomby. Studium literatury přivedlo O. A. Lavrentěva k sepsání zprávy (nejprve ji adresoval J. V. Stalinovi, později Ústřednímu výboru KSSS), v níž popsal princip vodíkové bomby s pevnolátkovým deuteridem lithia-6 spolu s principem termojaderného reaktoru, který horké plazma udržoval sférickým elektrostatickým polem. Dopis dostal k posouzení sovětský fyzik a nositel Nobelovy ceny míru z roku 1975 Andrej D. Sacharov, který invenci O. Lavrentěva ocenil, avšak spolu se svým učitelem Igorem J. Tammem elektrostatické pole nahradili polem magnetickým. Počátkem 50. let se tak zrodil princip termojaderného zařízení: tokamaku (z ruského toroidaľnaja kamera s magnitnymi katuškami – toroidní komora s magnetickými cívkami). Teprve v roce 2001 archivní materiály prokázaly, jak zásadní roli hrál O. A. Lavrentěv v počátcích řízené termojaderné fúze v bývalém SSSR.

Foto: Archiv ÚFP AV ČR
Vakuová komora největšího českého tokamaku COMPASS, který je v areálu ÚFP AV ČR v provozu od roku 2009.

Součástí publikace je také přehledová kapitola o minulosti a budoucnosti termojaderné fúze, měření parametrů plazmatu tokamaku COMPASS a pasáž o tokamaku ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor – Mezinárodní termonukleární experimentální reaktor), či jak se v současnosti používá spíše latinský význam slova iter – cesta, který by se měl stát předposledním stupněm ke komerčnímu využití termonukleární fúze. Projekt připravovaného tokamaku patří mezi nejdražší vědecké projekty (rozpočet činí přes 10 miliard eur; polovinu hradí Evropská unie, zbytek účastnické státy: Spojené státy americké, Rusko, Japonsko, Jižní Korea, Indie a Čína). O umístění ve francouzském Cadarache se rozhodlo v roce 2005. Reaktor by měli vědci uvést do provozu v roce 2019. Projektu ITER se účastní i pracoviště Akademie věd, zejména Ústav fyziky plazmatu, který v roce 2009 spustil moderní experimentální tokamak COMPASS (více viz AB 12/2005). Zhruba desetkrát menší varianta tokamaku ITER slouží výhradně k fyzikálnímu výzkumu. Česku tokamak předalo výzkumné středisko v Culhamu (Culham Centre for Fusion Energy). ÚFP AV ČR si musel poradit s kompletní energetikou tokamaku, vybavuje ho citlivější diagnostikou a zejména dva zdroje rychlých neutrálních částic podstatně rozšíří okruh zkoumaných otázek. Pro zájemce pořádá ÚFP AV ČR exkurze, jejichž smyslem není jen ukázat, jak toto unikátní zařízení funguje: „Chceme také vysvětlit, jak se k jeho vývoji vědci dopracovali, a inspirovat tak lidi, aby o tématu přemýšleli v širším kontextu,“ vyzdvihl Vladimír Weinzettl. Podle Františka Žáčka, který zažil ve výzkumu v tomto oboru několik pesimistických výkyvů, jsme již velmi blízko cíle: „Vědci za posledních deset let dosáhli mimořádných výsledků. Předpokládaný rok 2050 pro vznik termojaderné elektrárny je proto reálný.“

Foto: Archiv ÚFP AV ČR

Problematikou energetických zdrojů se aktuálně zabývá také vláda ČR, která při Radě pro výzkum, vývoj a inovace ustavila Koordinační radu expertů, jež má zpracovat priority orientovaného výzkumu pro následující léta a jednou z výzev jsou energetické zdroje. Předseda Učené společnosti a člen této rady Václav Pačes uvedl, že termojaderná fúze a reaktory čtvrté generace jsou na čelním místě seznamu. Badatele také ubezpečil, že orientovaný výzkum bude financován z jiných zdrojů než výzkum základní, jehož priority vláda nesmí za žádných okolností oktrojovat a regulovat. Její povinností je ovšem rozmýšlet, jaké výzvy společnost čekají, a rozhodnout, kam bude orientovaný výzkum směřovat.

Foto: Archiv ÚFP AV ČR
Vakuová komora největšího tokamaku na světě JET v anglickém Culhamu

Předseda AV ČR Jiří Drahoš na setkání konstatoval, že Ústav fyziky plazmatu patří k nejlepším akademickým pracovištím, a vyzdvihl, že předkládaná publikace zpří-stupňuje širšímu okruhu čtenářů neobyčejně náročnou teorii: „Každá popularizace technických oborů je důležitá – a to zvláště v době, kdy česká společnost technické znalosti všeobecně zpochybňuje a svou nevědomost dokonce staví na odiv. Musíme si uvědomit, že bez znalosti technických věd neobstojíme.“ S jejich podporou souhlasila i místopředsedkyně Senátu Alena Gajdůšková, pro niž je nepochopitelné, že některá politická uskupení podpoře vědy a vzdělávání kladou překážky: „Politici mají spolu s vědci nezpochybnitelný společný úkol – být zodpovědní vůči budoucnosti. Bez rozvoje poznání a nových technologií ale nemáme žádnou perspektivu.“ Jednou ze společných platforem, na níž diskutují vědci s politiky, je od července 2011 Stálá konference mezi Senátem PČR a AV ČR, v jejímž rámci Akademie věd nabízí Senátu pomoc při pochopení aktuálních společenských problémů a jejich příčin a při hledání možných řešení.

Podle ředitele ÚFP AV ČR Petra Křenka sužuje českou společnost nedostatečná úroveň informací v oblasti technických věd: „Seriózní vědecké výzkumy zůstávají stranou zájmu na úkor senzacechtivých zpráv. Věřím, že naše populárně-naučná kniha přispěje ke zlepšení této tristní situace.“
Významnou úlohu popularizace vědy při vzdělávání zdůraznil i předseda Vědecké rady AV ČR Jiří Čtyroký. Jedním z jejích aspektů je rozšiřovat znalosti, druhým napomáhat při získávání financí: „Náklady na výzkum stále rostou a i sebemenší vědecké výsledky představují značné investice. Napsat kvalitní popularizační knihu, která by mohla společnost zaujmout, je však obtížné a jen někteří vědci k tomu mají předpoklady. Čtveřice autorů z ÚFP AV ČR tento dar má.“
(Článek vznikl za přispění odborných konzultací dr. Milana Řípy z ÚFP AV ČR.)

LUDĚK SVOBODA