V čem je pokus amerických vědců přelomový?
Při pokusu vědeckého ústavu Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) ve Spojených státech se podařilo provést jadernou fúzi, při které vzniklo 3,15 megajoulu energie, na proces bylo přitom použito 2,05 megajoulu. Vzniklo tak přibližně o 50 procent více energie, než kolik bylo spotřebováno. Takového výsledku dosáhli vědci vůbec poprvé v historii, přitom se o to pokouší už 70 let.
Ve světových médiích se píše o průlomu, který by měl vést k získání čisté a neomezené energie. Radomír Pánek z Ústavu fyziky plazmatu Akademie věd České republiky, který se výzkumem jaderné fúze zabývá, je ale ve svém hodnocení opatrnější a označuje ho především za významný fyzikální výsledek. "Je to poprvé, kdy bylo v laboratorních podmínkách dosaženo kladného zisku z termonukleární fúzní reakce. Nicméně cesta od tohoto výsledku k fúzní elektrárně je ještě dlouhá," upozorňuje pro deník Aktuálně.cz.
Co je jaderná fúze?
Jaderná fúze je reakce probíhající ve hvězdách, například na Slunci. Atomová jádra lehčích prvků jako vodíku nebo helia se sloučí na jádra těžších prvků, čímž se uvolní velké množství energie. Uskutečnění této reakce v laboratorních podmínkách je však velmi složité, protože se musí dosáhnout extrémní hustoty a teploty - požadovaná teplota je například až desetkrát vyšší než ve středu Slunce.
Existují dva základní způsoby, jak jaderné fúze uměle dosáhnout - buď pomocí udržení horkého plazmatu silným magnetickým polem, nebo pomocí laserů stlačujících palivo. Druhý jmenovaný způsob, takzvanou inerciální fúzi, využili vědci ve Spojených státech.
Jaké výhody má jaderná fúze?
Radomír Pánek uvádí, že jde o zdroj energie pro budoucnost, který řeší víceméně všechny problémy současných energetických zdrojů. "Jaderná fúze je dneska v podstatě jediný budoucí zdroj, který dokáže dlouhodobě produkovat obrovské množství energie nezávisle na počasí, je zcela bezpečný a víceméně neprodukuje dlouhodobý radioaktivní odpad," vysvětluje.
Zároveň k provozu budoucích elektráren nebude potřeba velké množství paliva. Palivem pro jadernou fúzi jsou izotopy vodíku, takzvané deuterium, které se dá snadno získat z vody, a tritium, které se v přírodě nevyskytuje, ale bude se vyrábět z lithia přímo v elektrárně.
"Pro reaktor s výkonem srovnatelným s jedním blokem Temelína potřebujete na rok provozu jen tolik paliva, co se vejde do jedné dodávky. Tak účinné to je," hodnotí Pánek. "Deuterium z vany vody a lithium z baterie od notebooku vyprodukuje přes fúzní reakci tolik energie, co člověk potřebuje pro celý život."
Jak se jaderná fúze liší od energie produkované v jaderných elektrárnách?
Fúzní elektrárny budoucnosti se budou štěpným podobat, akorát jaderný reaktor nahradí fúzní. Budou mít zároveň několik výhod, jednou z hlavních je bezpečnost. Procesy ve fúzním reaktoru vyžadují podmínky na Zemi obtížně dosažitelné. Proto v případě krize stačí vypnout přívod paliva a fúze skončí. K nehodě jako v Černobylu dojít nemůže.
Vznikne také daleko menší množství radioaktivity. Při vyřazení současných jaderných elektráren z provozu potrvá i několik milionů let, než přestane být radioaktivita z odpadu nebezpečná, a na uložení paliva musí vzniknout speciální hlubinná úložiště. Jediným odpadem, který ve fúzních elektrárnách vznikne, bude plyn helium, který je neškodný a může najít další průmyslové využití.
"Jediné, co bude radioaktivní, je obálka reaktoru. Při vhodné volbě materiálu ji bude stačit na 50 let uskladnit pod zem a pak se může znovu použít," vysvětluje Pánek. Palivo z jaderné fúze navíc nemůže být použito na výrobu jaderných zbraní.
Co to znamená pro budoucnost energetiky?
Pánek se nedomnívá, že současný průlom by měl za následek konec jaderných elektráren nebo obnovitelných zdrojů energie. "V budoucích přibližně 40 letech určitě ne. Myslím, že vedle sebe budou dlouho existovat stávající štěpné elektrárny a budoucí fúzní. Nepůjde o ostrý přechod, ale spíš o plynulý," domnívá se a dodává, že v současnosti se taky pracuje na vývoji štěpných reaktorů vyšší generace, které by dokázaly využívat vyhořelé palivo, a na malých modulárních reaktorech.
"Fúzní elektrárna je dlouhodobé řešení pro klimatickou změnu, protože budeme mít velký a stálý zdroj energie, která nebude, kromě samotné realizace, produkovat žádné emise skleníkových plynů a zabere vzhledem ke svému výkonu relativně malou plochu. Bude proto efektivní, bezpečná a bezemisní."
Kdy by se mohla jaderná fúze průmyslově využívat?
Zatím neexistuje zařízení, ve kterém by se mohla jaderná fúze přetvořit v energetický zdroj pro větší využití. I ty nejoptimističtější výhledy ukazují, že než se k tomuto cíli lidstvo přiblíží, potrvá to desítky let.
Podílí se čeští vědci na vývoji jaderné fúze?
Ano, Češi jsou součástí vědeckého projektu ITER, který se pokouší vytvořit jadernou fúzi pomocí magnetů, tedy odlišným způsobem než Američané. Jedno takové zařízení, tokamak, na testování reakcí v extrémně horkém plazmatu se nachází v Praze v Ústavu fyziky plazmatu AV ČR. Výzkumu s magnetickým polem se podle Pánka věnuje většina odborníků a má být i výrazně blíž k realizaci stavby fúzní elektrárny. "Je téměř jisté, že první fúzní elektrárny budou na principu tokamaku," uvádí.
"V minulém roce se podařilo po dobu pěti sekund vyprodukovat celkem 60 megajoulů energie, což je světový rekord," říká odborník. Nicméně výsledek nebyl tak přesvědčivý jako při aktuálním pokusu. "Podstatné je, že se prokázalo, že dokážeme udržet stabilní hořící plazma v tokamaku po dobu minimálně několika vteřin," dodává Pánek.
