25 let prvního plazmatu na tokamaku iter

V poslední době se s „prvními plazmaty“ roztrhl příslovečný pytel. Vloni 13. září zapálil své první plazma druhý celosupravodivý tokamak na světě – korejský KSTAR (Korean Supraconducting Tokamak Advanced Research), v dubnu první plazma do konce letošního roku ohlásil reinstalovaný tokamak COMPASS v Praze a 25. června oslavil 25. výročí prvního plazmatu největší a nejúspěšnější tokamak na světě – evropský JET (Joint European Torus). Zajímavé bylo, že na spuštění tokamaku JET byli pozváni novináři. Tak si byli odborníci jistí svou prací! Ropná krize v roce 1973 byla motivem, který otevřel příslušné kapsy a na světě se začala budovat velká fúzní zařízení. Alternativní zdroje energie a lepší tepelná izolace vysokoteplotního plazmatu. Hledání perspektivního energetického zdroje přitáhlo nezbytné fondy a zvětšení objemu plazmatu přineslo delší dobu udržení energie v plazmatu. Již v roce 1985, pouhé dva roky po spuštění, dosáhl JET projektovaných parametrů – proud plazmatem 3 MA byl ještě během konstrukčních prací zvětšen na 4,8 MA, toroidální magnetické pole mělo plánovaných 3,4 T. O kvalitě návrhu svědčí 7 MA proudu v plazmatu – o dva roky později. Obvykle mají podobná zařízení problémy dosáhnout plánovaných hodnot a JET je dosáhl snadno, a dokonce překročil téměř o 100 %! Špičkový elektrický příkon pro magnety, ohřev a další systémy měl být 900 MW, což představuje slušnou část výkonu velké elektrárny (výkon temelínského bloku je 1000 MW).Odběr tak obrovského výkonu přímo z elektrické sítě by měl nepříznivé důsledky pro ostatní odběratele, a proto energii pro JET pomáhají zajišťovat dva obří setrvačníky. Tyto generátory s rotory o hmotnosti 775 t roztočené o přestávce mezi experimentálními pulzy „malými“ motory* ukládají energii do rotující hmoty. Když se aktivuje vinutí rotoru, rotační mechanická energie se přemění na elektrickou. Jeden rotor dodá až 2600 MJ energie při špičkovém výkonu 400 MW, přičemž otáčky každého generátoru během několika sekund klesnou na polovinu; vedle toho se část výkonu dodává přímo ze sítě. Ačkoli robustní zařízení, dokázal JET absorbovat novinky, které mu umožnily zachovat si vedoucí úlohu ve světovém výzkumu řízené fúze. V roce 1993 instaloval divertor zvaný Mark I pro regulaci výkonu a čištění plazmatu, v posledních letech to byly sedlové elektromagnetické cívky pro ovlivňování nebezpečných nestabilit okrajového plazmatu. Nicméně do historie vstoupily zejména dva okamžiky: v roce 1991 jako první fúzní zařízení na světě vůbec použil JET směsi deuteria a tritia – izotopů vodíku – a uvolnil tak významný výkon pocházející z fúze – 2 MW. V roce 1997 potvrdil svoji kvalitu hned třemi a dosud nepřekonaným rekordy 16 MW fúzního výkonu, 22 MJ fúzní energie při poměru fúzní a vstupního výkonu 0,65. Podařilo se také stabilně produkovat 4 MW fúzního výkonu po dobu 4 s. O rok později JET předvedl použitelnost technologie dálkové výměny divertoru (pomocí robotické paže). Dnes je hlavním zařízením, které dodává údaje budoucímu mezinárodnímu tokamaku ITER, jenž se staví ve francouzském Cadarache. Od roku 2006 funguje s tvarem plazmatu odpovídajícím budoucímu plazmatu ITER. ITER má poskytnout první plazma v roce 2018. Podobnostní studie pro ITER jsou založeny na rozsáhlé databázi pocházející ze studie doby udržení energie plazmatu na špičkových světových tokamacích. JET je na konci řady podobných tokamaků – přispěvovatelů, kterou z opačné strany uzavírá její nejmenší člen – tokamak COMPASS dnes oživovaný v Praze. Prací na JET se účastní čeští vědci prostřednictvím asociace k EURATOM.