Spustí elektřina pro šedesát varných konvic globální fúzní horečku?

Zpráva o tom, že se vědcům v kalifornské Lawrence Livermore National Laboratory podařilo v prosinci 2022 poprvé v historii vyrobit při fúzní reakci trvající 5 sekund více energie, než bylo potřeba k jejímu spuštění, vyvolala celosvětový zájem. Nicotné množství takto získané energie, která by stačila k ohřátí sotva šedesáti konvic vody, zároveň spustilo diskusi o tom, jestli nejde jen o další planou naději, jakých bylo ve více než osmdesát let trvajícím výzkumu jaderné fúze už nepočítaně.

Mnohé ale nasvědčuje, že skutečně může jít o průlom na cestě k definitivnímu řešení energetických potřeb lidstva, který vůbec nepřišel jako blesk z čistého nebe. Podle washingtonské Fusion Industry Association (FIA), která sdružuje více než šedesát firem, start-upů, projekčních i výzkumných laboratoří a akademických pracovišť nejen z USA, zažívá výzkum a vývoj jaderné fúze dramatický růst zájmu investorů. Poslední rok přilákal investice ve výši 2,8 miliardy USD, což je víc než desetkrát víc ve srovnání se všemi investicemi do tohoto oboru v předchozích deseti letech. Na trhu panuje velký optimismus, během posledních dvanácti měsíců se objevilo celkem osm nových velkých společností, které se rozhodly investovat do jaderné fúze a 93 % oslovených subjektů podle FIA věří, že projekty jaderné syntézy budou dodávat elektřinu do energetických sítí do roku 2040.

Naposledy oznámily investici ve výši 250 milionů USD technologický gigant Google a společnost Chevron. Společně podpoří startup TAE Technologies, který loni v létě pokořil další technický milník, když se svým současným fúzním reaktorem Norman ve Foothill Ranch v Kalifornii dosáhl teplot vyšších než 75 milionů stupňů Celsia. Google spolupracuje s TAE už od roku 2014 a podílí se umělou inteligencí a výpočetním výkonem na vývoji fúzního reaktoru nové generace Copernicus, který chce TAE do konce roku 2025 dokončit poblíž Irvine v Kalifornii. TAE, jež má nyní k dispozici asi 1,2 miliardy USD, uzavřela partnerství také s japonským Národním institutem pro vědu o fúzi a s investiční společností Sumitomo Corporation of Americas, která chce dostat fúzní technologie TAE do asijsko-pacifického regionu.

Na špici vývoje je také Velká Británie. V Oxfordu sídlící společnost First Light Fusion získala na svůj tokamak loni v únoru 45 milionů USD od několika investorů včetně čínského technologického giganta Tencent. Vláda Spojeného království poskytne 250 milionů USD na stavbu dalšího prototypu elektrárny na výrobu energie z jaderné fúze, jehož cílem je do roku 2040 připojit do sítě první sférický tokamak. Zařízení má vyrůst v areálu dosluhující uhelné elektrárny West Burton poblíž Sheffieldu. Stavbu bude realizovat další oxfordská společnost Tokamak Energy, která má podle dohody s britským úřadem pro atomovou energii předložit do roku 2024 návrh koncepce.

Z 85 % je hotový i obří experimentální termonukleární reaktor ITER, který je s rozpočtem 20 miliard USD druhým nejdražším mezinárodním vědeckým projektem po vesmírné stanici ISS. Ve spolupráci EU, která hradí polovinu rozpočtu, USA, Ruska, Číny, Japonska, Jižní Korey a Indie roste ve francouzském výzkumném a vývojovém centru Cadarache. Projekt, který od roku 2007 nabral proti původním plánům značné zpoždění, má přinést první plazma koncem roku 2025 a spuštění na plný výkon o dalších deset let později. Podle posledních zpráv ale zřejmě dojde k dalšímu odkladu v důsledku zpoždění výroby a dopravy některých komponent způsobenému pandemií.

Na výzkumu v oblasti jaderné fúze se podílejí i čeští vědci. V Ústavu fyziky plazmatu Akademie věd vzniká od roku 2017 nákladem přes 800 milionů korun tokamak Compass-U, který má od roku 2025 začít sloužit jako speciální podpůrné zařízení právě pro tokamak ITER. A českou stopu nese i prosincový úspěch Lawrence Livermore National Laboratory, ve které od roku 2020 působí na plný úvazek jako vědecký pracovník Milan Holec, absolvent pražské ČVUT, na které získal i doktorát z aplikované fyziky. V Kalifornii vede mezinárodní projekt Global School Net zaměřený na hydrodynamické a kinetické modelování fúzního energetického plazmatu.

Jaderná fúze je opakem štěpení, které se používá v současných jaderných elektrárnách. Proces spočívá ve srážce dvou atomů, které vytvoří těžší atom. Například při srážce dvou atomů vodíku vznikne jeden atom helia. V principu jde o stejný proces, který pohání Slunce a vytváří obrovské množství energie – nesrovnatelně větší než u jaderného štěpení. Spuštění a udržení jaderné fúze v „umělých“ pozemských podmínkách a její využití k výrobě energie ovšem přináší velké množství technických, technologických, materiálových a inženýrských problémů.

Traduje se, že vědci přinejmenším posledních padesát let tvrdí, že spuštění energetického fúzního reaktoru je otázkou nanejvýš příštích dvaceti let. Nejnovější objevy a masivní investice dávají naději, že tentokrát by se tento bonmot konečně mohl přeměnit ve skutečnost. (24.1.2023)