Evropští vědci dosáhli rekordu v generaci energie z jaderné fúze

Přelomových výsledků dosáhli vědci a inženýři konsorcia EUROfusion na špičkovém světovém fúzním zařízení Joint European Torus (JET) u Oxfordu ve Velké Británii. Rekordních 59 megajoulů generovaných z fúzní energie demonstruje potenciál jaderné fúze. Výsledky jsou plně v souladu s předpoklady a podporují projekt ITER. Fúzní energie má potenciál zajistit bezpečný a účinný zdroj energie s nízkou uhlíkovou stopou.

Dnes oznámené rekordní výsledky jsou za poslední čtvrtstoletí nejjasnějším důkazem potenciálu energie získávané z jaderné fúze pro zajištění bezpečného, udržitelného a ekologického zdroje energie.

Vědci z konsorcia EUROfusion spolufinancovaného Evropskou komisí – 4 800 odborníků, studentů a dalších pracovníků z celé Evropy včetně vědců z Ústavu fyziky plazmatu AV ČR v České republice – demonstrovali na zařízení Joint European Torus (JET) produkci rekordních 59 megajoulů fúzní energie.

Tento úspěch tokamaku JET, největšího a nejvýkonnějšího tokamaku na světě provozovaného Úřadem pro atomovou energii Spojeného království (UKAEA) v Oxfordu, více než dvojnásobně překonává dosavadní rekord v množství energie generované z jaderné fúze, kterého zde bylo dosaženo v roce 1997 a jenž tehdy činil 21,7 megajoulů. Jedná se o součást speciální experimentální kampaně, která byla připravena v rámci konsorcia EUROfusion s cílem prověřit více než dvacetiletý pokrok v oblasti jaderné fúze a co nejlépe se připravit na zahájení provozu mezinárodního tokamaku ITER.

Rekord a vědecká data z těchto klíčových experimentů představují zásadní přínos pro projekt ITER, který je větší a pokročilejší verzí tokamaku JET. ITER je mezinárodní vědecký projekt budovaný v jižní Francii zaměřený na výzkum jaderné fúze. Za podpory sedmi partnerů – Číny, Evropské unie, Indie, Japonska, Jižní Koreje, Ruska a USA – má ITER prokázat vědeckou a technologickou proveditelnost získávání energie z jaderné fúze.

Vzhledem k rostoucí potřebě řešit dopady změn klimatu prostřednictvím snižování uhlíkové stopy v energetice je tento úspěch zásadním krokem vpřed na cestě k jaderné fúzi jako bezpečného, účinného a ekologického prostředku, který přispěje k řešení celosvětové energetické krize.

Dr. Bernard Bigot, Generální ředitel ITER, řekl: „Udržení fúze deuteria a tritia na této úrovni výkonu – téměř v průmyslovém měřítku – je pro všechny, kdo se podílejí na celosvětovém vývoji fúzního zdroje energie, jednoznačným potvrzením potenciálu této technologie. Pro projekt ITER jsou výsledky získané na tokamaku JET silným posílením důvěry, že jsme na správné cestě k demonstraci plného fúzního výkonu.“

Tony Donné, programový manažer (CEO) organizace EUROfusion, řekl: „Tento úspěch je výsledkem dlouholetých příprav vědců konsorcia EUROfusion z celé Evropy. Tento rekord a především to, co jsme se o fúzi za daných podmínek dozvěděli a v jaké míře to potvrzuje naše předpoklady, ukazuje, že jsme na správné cestě k budoucí podobě světa, ve kterém bude hrát fúzní energie významnou roli. Pokud dokážeme udržet fúzní reakci po dobu pěti sekund, dokážeme ji udržet i po dobu pěti minut a poté po dobu pěti hodin v budoucích zařízeních.“

„Je to velký okamžik pro každého z nás i pro celou fúzní vědeckou komunitu. Zásadní je, že provozní zkušenosti a data, která jsme získali v reálných podmínkách, nám poskytují velkou jistotu pro další etapu experimentů v tokamaku ITER a v evropské demonstrační elektrárně EU DEMO, která je navrhována tak, aby již dodávala elektřinu do sítě.“

Radomír Pánek, ředitel Ústavu fyziky plazmatu Akademie věd ČR, řekl: „Jedná se o velký úspěch celé evropské fúzní komunity a je skvělé, že na něm mají podíl také vědci z Ústavu fyziky plazmatu AVČR. Jaderná fúze představuje pro lidstvo velkou naději v podobě čistého, bezpečného a téměř nevyčerpatelného zdroje energie, který v budoucnu umožní přechod na nízkoemisní energetiku při uchování vysoké životní úrovně. Jsem velmi rád, že náš ústav hraje v tomto celoevropském úsilí významnou roli.“

Volker Naulin, vedoucí vědeckého oddělení jaderné fúze v organizaci EUROfusion, řekl: „V rámci konsorcia EUROfusion jsme tuto experimentální kampaň na JETu připravili tak, abychom se co nejlépe přichystali na zahájení provozu tokamaku ITER zkoumáním procesů, které se budou při fúzní reakci odehrávat, a také abychom v oblasti výzkumu jaderné fúze vychovali novou generaci vědeckých pracovníků. Výsledky experimentů potvrdily naše predikce a motivují nás k tomu, abychom udělali vše pro včasné zajištění úspěšného provozu tokamaku ITER. Výsledky jsou také důležitým podkladem pro naše brzké rozhodnutí o evropské fúzní elektrárně DEMO, protože fúze bude nezbytná pro dlouhodobé snižování uhlíkové stopy našich zdrojů energie.“

Potenciál fúzní energie

Fúze, proces, který pohání hvězdy jako naše Slunce, představuje téměř nevyčerpatelný a čistý zdroj elektřiny, který vyžaduje pouze malé množství paliva, jež lze získat z levných a celosvětově dostupných materiálů. Při procesu jaderné fúze se za vysokých teplot spojují atomy lehkých prvků, jako je vodík, z nichž vzniká helium při současném uvolnění obrovského množství energie. Fúze je ze své podstaty bezpečná, protože proces její reakce se nemůže spustit nekontrolovaně sám od sebe.

Jedinečný význam JETu

JET (Joint European Torus) je fúzní experimentální zařízení typu tokamak, které dokáže vytvořit plazma o teplotě až 150 milionů stupňů Celsia, tedy desetkrát teplejší než střed Slunce. JET představuje důležité testovací zařízení pro tokamak ITER, jeden z největších projektů vědecké spolupráce v historii. JET může dosáhnout podobných podmínek, jaké budou v ITERu a budoucích fúzních elektrárnách, a je v současnosti jediným tokamakem na světě, který může používat stejnou palivovou směs deuteria a tritia (D-T), jaká je plánována pro tato budoucí zařízení.

Vysvětlení pojmů megajouly a megawatty

Při nedávném rekordním experimentu na tokamaku JET bylo během pěti sekund (doba trvání fúzního experimentu) vyprodukováno celkem 59 megajoulů tepelné energie z jaderné fúze. Během tohoto experimentu dosáhl JET průměrného fúzního výkonu (tj. energie za sekundu) přibližně 11 megawattů (megajoulů za sekundu).

Předchozí energetický rekord z fúzního experimentu, kterého JET dosáhl v roce 1997, činil 22 megajoulů tepelné energie. Špičkový výkon 16 MW dosažený nakrátko v roce 1997 nebyl v nynějších experimentech překonán, protože se pozornost soustředila na dobu trvání fúzní reakce. (9.2.2022)