V pátek 20. srpna proběhl poslední experiment na tokamaku COMPASS, který provozuje ÚFP. Po dvanácti letech ukončuje svůj provoz. V zařízení, ve kterém se testuje řízená jaderná fúze, proběhlo za tu dobu více než 21 tisíc výbojů vysokoteplotního plazmatu.
Na jeho místě bude v nejbližších letech vybudován zcela nový tokamak – COMPASS Upgrade se světově unikátními parametry, který má za cíl vyřešit některé z klíčových problémů spojených se stavbou prototypu fúzní elektrárny.
Jaderná fúze představuje slibnou cestu k nízkoemisnímu a prakticky nevyčerpatelnému zdroji
energie. Celosvětový výzkum v tomto odvětví bude vrcholit v roce 2025, kdy se v jižní Francii
spustí mezinárodní tokamak ITER – první experimentální zařízení, ve kterém by horké plazma mělo
vyrobit více energie, než kolik se do něj vloží. Dalším krokem bude postavení prototypu fúzní
elektrárny
DEMO.
Unikátní český tokamak
V České republice probíhá výzkum jaderné fúze již od 70. let. 20. století. V roce 2005
započala v ÚFP instalace tokamaku COMPASS, jehož hlavním cílem byla vědecká a technická podpora
realizace největšího mezinárodního projektu – tokamaku ITER. COMPASS byl úspěšně uveden do provozu
v roce 2009 a vědecké výsledky získané za 12 let provozu výrazně předčily původní očekávání a
vynesly český vědecký tým na evropskou špičku. Experimenty na tokamaku COMPASS tak měly zásadní
vliv na konstrukci tokamaku ITER. Například díky sérii detailních měření rozložení tepelných toků
na komponentách tzv. první stěny tokamaku COMPASS došlo k výrazné optimalizaci tvaru těchto
komponent pro ITER, což následně umožní dosažení potřebných parametrů výbojů.
Důležitým výzkumným tématem bylo také studium tzv. poruchových magnetických polí, které vznikají v důsledku nepřesností při instalaci obrovských supravodivých cívek tokamaku. Tokamak COMPASS je jako jediný na světě vybaven rozsáhlým souborem dodatečných cívek, které umožňují tato poruchová pole napodobit. Díky získaným experimentálním výsledkům se nejen podařila určit minimální přesnost instalace magnetických cívek tokamaku ITER, ale i úspěšně vyvinout postupy, které umožňují tato poruchová pole dodatečně kompenzovat. V posledních letech se výzkum na tokamaku COMPASS orientoval i na problematiku odvádění energie z plazmatu, což představuje jeden z klíčových problémů pro konstrukci budoucí termojaderné elektrárny.
Stálé vylepšování pro budoucnost
Celá infrastruktura tokamaku COMPASS procházela během svého provozu neustálým vylepšováním.
Posledním z nich byla instalace nového systému pro ohřev plazmatu s výkonem 1 megawatt, díky
kterému se podařilo prozkoumat nové provozní režimy slibné pro budoucí elektrárny. Současně ale již
probíhají intenzivní práce na konstrukci nového zařízení COMPASS Upgrade, které bude stát ve stejné
experimentální hale a které bude jako jediné na světě schopno plazma udržet pomocí extrémně
vysokých magnetických polí (až 5 Tesla) podobně jako budoucí největší tokamaky ITER a DEMO. COMPASS
Upgrade, jehož stavba je financována z Operačního programu OP VVV z MŠMT, tedy bude schopen
generovat v mnoha ohledech podobné podmínky, jako jsou uvnitř těchto budoucích zařízení, a tím
významně přispět k vyřešení klíčových výzev spojených s konstrukcí a provozem budoucích fúzních
elektráren.
Tokamak COMPASS kromě špičkového výzkumu fungoval i jako školicí zařízení pro mladé fúzní vědce a vědkyně. Pravidelně organizovaných letních a zimních škol se dohromady účastnilo více než 300 studentů a studentek z 30 různých zemí světa. COMPASS tak významně přispěl k výchově nové generace, která bude provozovat tokamaky ITER a DEMO.
Foto: ÚFP.
20. 8. 2021
