Predátoři a jejich kořist (v plazmatu)

Koncem 70. let panovala mezi fúzními fyziky blbá nálada. Metody dohřívajícího plazmatu na mizerných, však pro DT fúzi potřebných, 200 mil. stupňů fungovaly spolehlivě až na jednu maličkost. S rostoucí teplotou plazmatu klesala doba udržení jeho energie. Jinými slovy, nebezpečně rostl výkon potřebný k dosažení kritické teploty. Nebezpečně proto, že se vzdalovala možnost získat z plazmatu více energie, než do něho vložit. V roce 1982 se na německém tokamaku ASDEX blýskla naděje. Neočekávaně se objevil režim, při kterém se energetické ztráty plazmatu skokově zmenšily. Objevila se totiž transportní bariéra na okraji plazmatu, která jádro plazmatu doslova tepelně odřízla od okolního světa. Vědci režim nazvali H-mod, podle anglického High, jako vysoký. Na rozdíl od známého režimu s nepřijatelnými ztrátami, který přijal název L-mod (Low = nízký). Objevilo se několik nutných podmínek pro iniciaci H-modu – divertorové plazma, překročení příkonového prahu, ale mechanismus procesu vzniku H-modu znám nebyl. Brzy několik tokamaků hlásilo vybuzení H-modu, mezi nimi největší tokamak JET, oba celosupravodivé – nejprve korejský KSTAR a vzápětí i čínský EAST. Kalifornská universita v Los Alamos (UCLA) se pokusila „záhadu“ vzniku H-modu odhalit na největším americkém tokamaku DIII-D provozovaném společností General Atomic v San Diegu. Použila k tomu diagnostické zařízení na principu leteckého radaru. Microwave Doppler Backscattering Diagnostic (MDBD) vytváří vějíř mikrovlnných paprsků ozařující okrajovou vrstvu plazmatu. MDBD umí změřit rychlost šíření turbulentních vírů. Pozorování nasvědčují tomu, že H-mod je rovnovážný stav mezi turbulentním a laminárním režimem okrajového plazmatu, kdy se v rychlém sledu (zlomky setin sekundy) tyto režimy střídají. Vědci přirovnali tento stav k přírodní rovnováze predátorů a jejich kořisti. Predátorem je podle nich laminární tok, zatímco jeho kořistí jsou turbulentní víry. Turbulentní víry na okraji toroidálního plazmatického provazce vybudí laminární toky, které „za odměnu“ rozdrobí souvislé víry na jejich zlomky. Turbulence tak zaniká a predátoři bez potravy – laminární proudění bez turbulence – posléze zaniká také. Chaotický stav – turbulentní víry se opět spontánně objeví a proces se opakuje. Výzkum periodického procesu okrajového plazmatu má na tokamaku DIII-D pochopitelně pokračovat a jeho výsledky se použijí při práci na mezinárodním tokamaku ITER, který se staví na jihu Francie a vyrábí po celém světě. ING. MILAN ŘÍPA