ROZHOVOR | V Praze vznikne světově ojedinělý fúzní reaktor, říká ředitel Ústavu plazmatu AV ČR

ROZHOVOR – Na půdě Akademie věd České republiky vznikne tokamak, který bude jako jediný na světě schopen generovat podobné toky energie jako budoucí fúzní reaktory. O spolupráci mají zájem světové velmoci. V budoucnu by se podle Radomíra Pánka, který je ředitelem Ústavu plazmatu Akademie věd ČR a místopředseda Fusion for Energy, mělo Česko ucházet o hostitelství projektu DEMO, který by přinesl tuzemskému trhu velké možnosti. Řekl to v poslední části rozhovoru pro EuroZprávy.cz.

Radomír Pánek je ředitelem Ústavu plazmatu Akademie věd ČR. V únoru tohoto roku se stal jedním ze dvou místopředsedů správní rady Evropského společného podniku Fusion for Energy. Organizace se sídlem v Barceloně zajišťuje evropskou část Mezinárodního termonukleárního experimentálního reaktoru ITER. Zároveň povede Technický poradní panel této rady.

Cílem projektu ITER je realizace monumentálního zařízení na výrobu „čisté a téměř nevyčerpatelné energie“ (tzv. tokamak), které má za cíl prokázat možnost výroby elektrické energie z termojaderné fúzní reakce. Toto experimentální zařízení, na jehož vybudování se v jižní Francii podílí celý rozvinutý svět, by již mělo produkovat výkon 500 MW.

Navíc Ústav plazmatu disponuje vlastním tokamakem COMPASS, ve kterém se vykonávají nejrůznější experimenty pro ITER i pro jiné projekty. I o něm jsme si povídali v prvních dvou částech rozhovoru.

Jak technologie tekutých kovů funguje a jak se dá využít v tokamacích?

Materiály, které jsou v tokamaku v kontaktu s plazmatem, musí snést extrémní toky energie. Nejvíce tepelně namáhanou oblastí je část nazvaná divertor. Materiály v této oblasti musí dlouhodobě snést podobné podmínky, jako by se nacházely na povrchu Slunce. ITER bude pro tento účel využívat bloky wolframu, který jako jediný materiál bude schopen náročné podmínky vydržet. Nicméně již dnes víme, že v DEMO a v komerčních fúzních reaktorech, kde budou panovat ještě náročnější podmínky, nebude možné využít ani wolfram a je nutné hledat nové řešení.

Jedna z velmi slibných možností využívá technologii tekutých kovů, lithia nebo slitiny lithia a cínu, které budou vzlínat skrz speciálně připravený porézní blok wolframu. Díky kapilárním silám vytvoří tekutý kov na jeho povrchu tenkou vrstvu, na kterou bude dopadat horké plazma a postupně ji odpařovat. Tato tenká vrstva tekutého kovu bude ale kapilárními silami neustále obnovována a nebude tedy docházet k degradaci materiálu, který je v kontaktu s plazmatem.

Tato metoda byla již testována v několika tokamacích ve světě, ale za výrazně méně náročných podmínek. Proto bude náš nový tokamak COMPASS-U díky svým parametrům evropské testovací zařízení pro vývoj a testy této technologie pro fúzní aplikace. O spolupráci s námi na tomto vývoji je také velký zájem ze strany USA i Ruska.

Dosavadní testy tekutých kovů byly tedy nejspíš pozitivní.

Ano, vypadaly poměrně slibně. V minulém a letošním roce jsme realizovali i několik sérií experimentů na našem nynějším tokamaku a ty dopadly dokonce lépe, než jsme čekali. Ukazuje se totiž, že plazma dopadající na tekutý kov vytvoří oblak vypařeného kovu před povrchem materiálu, který pomáhá ještě účinněji odstínit materiálu od plazmatu. Nicméně toto vše je třeba otestovat za co nejreálnější podmínek a k tomu bude sloužit náš nový tokamak COMPASS-U, který bude jako jediný na světě schopen generovat podobné toky energie jako budoucí fúzní reaktory.

Zkonstruovat tokamak, který ale bude schopen s touto technologií pracovat, je velká výzva. Například stěna vakuové komory musí stabilně pracovat na teplotě až pět set stupňů Celsia, aby tekutý kov nekondenzoval na stěnách. O pár centimetrů dále ale budou umístěny velké několikatunové cívky, které se musí chladit na teplotu mínus sto sedmdesát stupňů. Navíc celý tento systém o váze okolo tří set padesáti tun, který se při ohřívání nebo ochlazování na tyto teploty rozpíná a smršťuje, musí být stále dokonale centrovaný, a navíc snést extrémní elektromagnetické síly, které během experimentu působí.

Po inženýrské stránce je to velmi náročný úkol a o spolupráci na vývoji tohoto zařízení i na jeho budoucím využívání již projevilo zájem Ministerstvo energetiky USA, s kterým jsme podepsali před rokem smlouvu o spolupráci. Na jejím základě již existuje v Národní laboratoři v Princetonu skupina odborníků, která s námi spolupracuje na návrhu některých ze systémů našeho tokamaku.

Lidé podílející se na výzkumu se možná komerčního využití nedožijí

Kdo jsou všichni ti lidé, kteří na takovýchto projektech pracují? Podílí se na tom například i studenti nebo jde pouze o vědce?

Tokamak je velmi složité zařízení, na jehož návrhu, realizaci i provozu se musí podílet poměrně rozsáhlý mezinárodní tým odborníků. Výzkum termonukleární fúze má v České republice a v našem ústavu již padesátiletou tradici. V roce 1975 jsme instalovali náš první tokamak CASTOR dovezený z Kurčatovova ústavu ze Sovětského svazu. Ten s řadou vylepšení fungoval až do roku 2006, kdy započala instalace COMPASSu a CASTOR jsme tehdy věnovali Fakultě jaderné a fyzikálně inženýrské ČVUT pro výuku studentů. V současné době se výzkumu fúze věnuje v rámci našeho ústavu tým více než sto odborníků s poměrně vysokým procentem zahraničních pracovníků. Na tomto pracovišti se také školí několik desítek studentů, kteří tímto mají možnost se účastnit odborné práce na špičkovém vědeckém zařízení. Tito všichni se také podílejí, spolu s řadou zahraničních kolegů, na návrhu a realizaci našeho nového tokamaku.

Nyní dokončujete ITER, posléze bude probíhat stavba DEMO a následně zavádění do praxe, což tedy ještě pár desítek let potrvá. Je reálné, že se naše generace dožije doby, kdy budou vznikat tokamaky napříč celým světem?

Přestože je fúzní reaktor velmi bezpečný, jedná se pořád o jaderné zařízení, na které se vztahují stejné povolovací procesy jako na standardní jadernou elektrárnu. Proto pouze samotná stavba včetně povolovacího řízení může trvat patnáct až dvacet let. V případě fúzního reaktoru je navíc třeba řadu technologií a procesů ještě částečně dovyvinout, což klade další časové nároky. A v neposlední řadě je třeba stabilní politická a finanční podpora u takto rozsáhlých a dlouhodobých projektů, která tady také ne vždy byla.

Evropská unie má ve své cestovní mapě pro realizaci energie z fúze, na jejíž formulaci jsme se také podíleli, řečeno, že první energie z fúzního reaktoru v síti bude dodána kolem roku 2050. A tomu je přizpůsoben celý evropský fúzní výzkumný program. Postupně do toho samozřejmě zasahuje řada nečekaných problémů, jako nehoda ve Fukušime, covid-19 a další, které mají následně vliv na finanční i politickou podporu. Nicméně i přesto předpokládám, že by mělo být reálné zahájit komerční využívání energie z termonukleární fúze někdy kolem roku 2060.

To se samozřejmě může zdát jako velmi dlouhá doba. Ale je třeba ji srovnat například s diskutovanou výstavbou nových bloků v našich jaderných elektrárnách, které, pokud bychom se pro ně rozhodli dnes, nebudou pravděpodobně spuštěny před rokem 2040. A to se jedná o technologii, kterou již desítky let využíváme.

I když se možná moje generace nedočká masového rozšíření fúzních elektráren je třeba na vývoji tohoto téměř nevyčerpatelného, bezemisního a bezpečného zdroje usilovně pracovat.

Bude elektřina z fúze levnější?

To je otázka, na kterou se v tuto chvíli velmi těžce odpovídá. Existují studie, které se tímto zabývají, nicméně je zde například velká nejistota v ceně jednotlivých materiálů a surovin za třicet či čtyřicet let.

Určitě bude velká snaha, aby fúzní elektrárny byly jak investičně, tak provozně co nejlevnější. Předpokládám, že se bude pohybovat někde na úrovní dnešní jaderné elektrárny. Nicméně rád bych upozornil na to, že v horizontu několika málo desítek let nebude možná tak zásadní problém cena elektřiny, jako její stabilní dostupnost. V posledních třiceti letech se například v České republice minimálně investovalo do velkých stabilních zdrojů elektrické energie a budovaly se pouze obnovitelné zdroje. Ty mohou dobře fungovat jako doplněk velkých zdrojů, ale vzhledem k jejich nepravidelné výrobě energie a zatím nedostatečného pokroku v oblasti skladování energie nebudou pravděpodobně schopny pokrýt významnou část spotřeby společnosti v našich zeměpisných podmínkách.

Budeme nadále potřebovat stabilní výkonné lokální zdroje s výkony v řádu gigawatů pro napájení velkých měst, rozsáhlých průmyslových podniků, hutí, cementáren, hliníkáren atd. A zde bude mít jaderná fúze jako bezemisní zdroj velký prostor, protože jediná cesta k bezemisní energetice je kombinace obnovitelných zdrojů a jaderné energetiky, nyní štěpné a později fúzní.

Přeženu to lehce do sci-fi roviny. Existuje nějaká představa malých tokamaků, které by mělo k dispozici každé město? Chápu, že při současných znalostech to reálné není, ale je tam do budoucna nějaká možnost miniaturizace nebo už dnes víme, že to není reálné?

Za současné úrovně znalostí plazmatu a technologií to možné není. Problém je především v tom, jak kvalitně dokážeme udržet plazma izolované uprostřed vakuové nádoby, přestože jsme v tomto ohledu dosáhli obrovského pokroku. Abychom mohli v současné době dosáhnout velkého energetického zisku, musíme mít plazma, řekněme zjednodušeně, hodně veliké.

Nicméně z teorie fyziky plazmatu víme, že kvalita udržení plazmatu a energie v něm roste s magnetickým polem. Doposud jsme byli omezeni velikostí magnetického pole přibližně třináct Tesla v centru tokamaku, což znamená cca šest Tesla uprostřed plazmatu. Při vyšším magnetickém poli totiž dnešní standardní supravodiče přestávají být supravodivé. V nedávné době ale začal vývoj supravodivých cívek pro tokamaky, které využívají tak zvané teplé supravodiče, materiály vykazující supravodivost již při teplotách kapalného dusíku. Kromě výrazného snížení provozních nákladů na jejich chlazení, jsou tyto nové materiály schopny být supravodivé i při několikanásobně vyšších magnetických polích. A to by již mohla být cesta k menšímu kompaktnímu reaktoru s výkonem v řádu stovek megawatt.

Před několika lety začali pracovat na technologii cívek z teplých supravodičů kolegové z univerzity v MIT v USA. Jejich dlouhodobým cílem je právě konstrukce menšího a tím i levnějšího reaktoru s touto technologií. Cestou tokamaků využívajících vysokých magnetických polí jdeme právě i my s našim novým projektem tokamaku COMPASS-U. To je také jeden z důvodů zájmu USA o spolupráci na našem projektu.

Nový tokamak vznikne v areálu Akademie věd ČR?

Ano, přímo tam kde stojí ten současný. Ten bude odstraněn a projevili o něj zájem kolegové z Portugalska. Naši experimentální halu budeme muset částečně přizpůsobit a přistavit také nové prostory pro energetické zdroje a diagnostické systémy.

A jaké jsou vaše další výhledy a plány?

Tento nový tokamak bude mít vědeckou „životnost“ minimálně dalších dvacet let. Po tu dobu bude schopen poskytovat špičkové výsledky pro přípravu projektu budoucí fúzní elektrárny.

Během tohoto období se také zřejmě začne řešit umístění projektu DEMO, prototypu fúzního reaktoru. A protože jsem přesvědčen, že Evropa již bude chtít tento projekt realizovat sama bez dalších partnerů, protože se rozběhne reálný závod o to, která ze světových velmocí ovládne tuto technologii na komerční bázi nejdříve, mohla by se Česká republika pokusit stát hostitelem tohoto jednoho z nejvýznamnějších vědeckých projektů v historii lidstva. Veřejnost v České republice má pozitivní vztah k jaderné energetice a hostování tohoto významného experimentu by zajisté vedlo k výraznému zviditelnění České republiky a mělo nesporně velmi pozitivní vliv jak na podporu české ekonomiky, tak i dalšího rozvoje našeho průmyslu směrem k pokročilým technologiím.

První část obsáhlého rozhovoru vyšla v sobotu 21. listopadu, druhá v neděli 22. listopadu.

Související

Radomír Pánek (Ústav fyziky plazmatu AV ČR) Rozhovor

ITER musí dosáhnout desetkrát vyšší teploty než Slunce, říká ředitel Ústavu plazmatu Pánek

ROZHOVOR – Na projektu fúzního reaktoru ITER, který má určit cestu produkci elektřiny do budoucna, se podílí i Česko. Kromě dodávek materiálů a spolupráce s organizacemi EU se čeští vědci podílí i na výzkumu a experimentech. Například tokamak COMPASS stojící v jedné z budov Akademie věd v Praze je pro ITER hojně využíván. Brzy jej ale nahradí větší a novější tokamak, který český fúzní výzkum vynese na světovou špici. Zatím spolupráce na ITERu vynesla Česku přes dvě stě milionů korun. „Což není na vědu úplně málo,“ říká v druhé části rozhovoru pro EuroZprávy.cz Radomír Pánek, ředitel Ústavu plazmatu Akademie věd ČR a místopředseda Fusion for Energy.
Radomír Pánek (Ústav fyziky plazmatu AV ČR) Rozhovor

Nejdražší zařízení na Zemi v sobě uzavře malé Slunce. ITER stojí stejně jako olympiáda, říká český fyzik Pánek

ROZHOVOR – Nejdražší vědecké zařízení na planetě Zemi (dražší je už jen ISS ve vesmíru), které je třikrát těžší než Eiffelova věž, a poskytuje prakticky neomezený zdroj čisté energie. Tím vším má být tokamak ITER. Na tomto ambiciózním projektu se podílí 35 států světa včetně Česka a disponuje rozpočtem přes 460 miliard korun. Napodobit má proces, díky němuž svítí hvězdy. „Díky ITERu mohou být reaktory o výkonu jednotek gigawatt s téměř nevyčerpatelnými zdroji paliva, bez emisí a inherentně bezpečné,“ říká v první části rozhovoru pro EuroZprávy.cz Radomír Pánek, ředitel Ústavu plazmatu Akademie věd ČR a místopředseda Fusion for Energy.

Více souvisejících

Radomír Pánek (Ústav fyziky plazmatu AV ČR) ITER energie akademie věd věda rozhovor

Aktuálně se děje

před 27 minutami

před 1 hodinou

před 2 hodinami

Rusko, Kreml

Trumpův pozoruhodný posun dal Kremlu dostatek času. Rusko očekávalo tvrdší prohlášení

Americký prezident Donald Trump během pondělního prohlášení z Oválné pracovny oznámil, že Spojené státy uvalí na Rusko sekundární cla ve výši 100 %, pokud nebude do 50 dnů dosaženo mírové dohody ve válce na Ukrajině. Tento krok přichází v době, kdy Trump vyjádřil silné zklamání z ruského prezidenta Vladimira Putina a prohlásil, že si přeje konec války.

před 3 hodinami

Prezident Trump

Trump dal Rusku ultimátum: Na uzavření míru s Ukrajinou má 50 dní

Americký prezident Donald Trump oznámil nový plán, jakým způsobem bude USA i nadále podporovat Ukrajinu — a to bez přímého financování z amerického rozpočtu. Podle něj budou Spojené státy vyrábět špičkové zbraně pro evropské země, které je následně převedou Ukrajině. Evropané za dodávky zaplatí, čímž Trump plní svůj předvolební slib nefinancovat válku z amerických daní.

před 5 hodinami

raketový systém Patriot

Evropa prostředník, USA prodejce. Jak vypadá Trumpův plán na zbrojní pomoc Ukrajině?

Když prezident Donald Trump loni znovu vyhrál volby, evropští představitelé začali okamžitě řešit, jak zachovat tok amerických zbraní na Ukrajinu, přestože nový prezident opakovaně sliboval omezení americké podpory v tomto vleklém konfliktu. Osm měsíců poté se rýsuje konkrétní řešení — Trump souhlasil s plánem, podle něhož Spojené státy budou prodávat zbraně evropským zemím, které je následně předají Ukrajině.

před 6 hodinami

Izraelská armáda

Masakr v centru Gazy: Děti šly pro vodu, izraelská armáda je zabila

V centru Gazy došlo v neděli k dalšímu tragickému incidentu, když izraelský letecký útok zasáhl místo, kde Palestinci shromažďovali vodu. Podle lékařských zdrojů přišlo o život nejméně šest dětí a další čtyři lidé. Videozáznamy z místa ukazují zoufalou scénu – těla obětí leží mezi kbelíky a nádobami na vodu.

před 6 hodinami

Bern, Švýcarsko

Švýcaři členství v EU nevěří. Jsou hrdí na neutralitu, bohatství a přímou demokracii

Švýcarsko, vyčnívající jako neutrální ostrov uprostřed evropské integrace, si již dlouhá desetiletí drží odstup od členství v EU. Ačkoliv s Unií udržuje úzké vztahy, důvody k přistoupení chybí, ať už jsou ekonomické, bezpečnostní i kulturní. Nejde jen o politické rozhodnutí, nýbrž celkový odpor vůči členství sdílejí i mnozí obyvatelé, kteří se k evropské integraci staví s ironií, skepsí a důrazem na přímou demokracii.

před 7 hodinami

Jaderný výbuch

Rusko se chystá na jadernou válku. Buduje a modernizuje své jaderné základny

Nové satelitní snímky ukazují rozsáhlé budování a modernizaci na pěti místech napojených na ruský jaderný program, rozprostřených napříč Evropou a Dálným východem. Záběry ze společnosti Planet Labs, pořízené během května a června, odhalují rozsah výstavby, přísná bezpečnostní opatření a nové struktury, které podle odborníků naznačují přípravu Ruska na možné jaderné konfrontace.

před 7 hodinami

Prezident Trump

Trump chystá zásadní oznámení o Rusku

Americký prezident Donald Trump ohlásil, že dnes učiní „zásadní prohlášení“ týkající se Ruska, a to v době zvýšeného napětí v regionu i na mezinárodní scéně. Zatím není jasné, co vše bude obsahem avizovaného oznámení, ale prezident už v noci potvrdil, že Spojené státy pošlou Ukrajině systém protivzdušné obrany Patriot.

před 8 hodinami

Elon Musk

Nechválí Hitlera, místo toho obhajuje "dobré rasy." Muskova "nejchytřejší AI na světě" je diskriminační

Nově aktualizovaná verze AI chatbota Grok, kterou vyvinula společnost xAI Elona Muska, opět čelí vážné kritice poté, co začala vydávat rasistické a sexistické výstupy. V tomto týdnu Grok 4 vygeneroval program, který na základě rasové a genderové identity posuzuje, zda je někdo „dobrý vědec“. Vyjmenoval přitom jen „bílé, Asiaty a Židy“, přičemž jako „dobré rasy“ označil skupiny jako bílí, kavkazští, Asiaté, východní i jižní Asiaté a Židé.

před 9 hodinami

Sýrie

Vyplatí se podnikat v konfliktních zónách? Lafarge je lekcí pro celý svět

Zkušenost francouzského stavebního giganta Lafarge, jenž se v letech 2011 až 2014 rozhodl pokračovat v provozu svého závodu v severovýchodní Sýrii uprostřed krvavé občanské války, nyní slouží jako výstražný příklad pro všechny nadnárodní firmy operující v konfliktních oblastech. V aktuální studii dvou francouzských akademiček – Nathalie Belhosteové z obchodní školy EM Lyon a Anny Dimitrové z ESSCA School of Management – je tato zkušenost detailně rozebrána jako případ selhání krátkodobého uvažování, etických kompromisů a nedostatečné politické citlivosti.

před 9 hodinami

Dovoz a vývoz zboží

Trump hrozí EU dalšími cly. Evropa zuří, trhy se propadají

Nová obchodní krize mezi Spojenými státy a Evropskou unií je na spadnutí poté, co americký prezident Donald Trump oznámil záměr uvalit od srpna 30% cla na dovoz z EU. Oznámení vyvolalo v Evropě prudkou diplomatickou reakci, která signalizuje mimořádné napětí ve vztazích mezi tradičními spojenci.

před 10 hodinami

Král Charles III.

Trump pojede do Británie za králem Karlem III.

Americký prezident Donald Trump přijme v září historicky druhé státní pozvání do Spojeného království. Bude hostem krále Karla III. a královny Camilly na zámku Windsor, uvedl Buckinghamský palác. Návštěva se uskuteční od 17. do 19. září a doprovodí ho i první dáma Melania Trumpová.

před 11 hodinami

Donald Trump

Evropa může prosadit svou sílu a postavit se Trumpovi. Místo toho zatím čeká na jeho milosrdenství

Evropská unie čelí hrozbě nových amerických cel, která by mohla zásadně narušit obchodní vztahy s USA. Místo aby Brusel reagoval rozhodně, spoléhá na vyjednávání, jež se šibeničním termínem Donalda Trumpa sotva stihne. EU přitom nemusí hrát roli slabšího, má dostatečnou sílu i spojence po celém světě, kteří čekají na jasné evropské rozhodnutí. Je čas přestat vyčkávat a začít jednat.

před 11 hodinami

před 11 hodinami

před 12 hodinami

Pásmo Gazy

Tábor Rafah: Humanitární město, nebo zločin proti lidskosti? Izraelský plán vyvolává vlnu kritiky

Plán izraelského ministra obrany Israela Katze přesunout až 600 000 Palestinců do nově vytvořeného „humanitárního prostoru“ na troskách města Rafah vyvolal vážné obavy ze strany právních expertů, mezinárodních organizací i humanitárních pracovníků. Podle právničky Shannon Bosch z Edith Cowan University může jít o krok, který naplňuje definici válečného zločinu a zločinu proti lidskosti.

před 12 hodinami

Donald Trump

Trump: Putin mluví hezky, ale všechny bombarduje. Chystá velkou ofenzívu, Ukrajině pošleme Patrioty

Ruský prezident Vladimir Putin podle nových informací sdělil Donaldu Trumpovi, že během následujících 60 dnů plánuje výrazně zesílit vojenské operace na východní Ukrajině. Podle zprávy serveru Axios k této výměně došlo během telefonátu mezi oběma lídry 3. července. Trump následně řekl francouzskému prezidentovi Emmanuelu Macronovi: „Chce to vzít celé.“

před 13 hodinami

Kyriakos Mitsotakis

Itálie a Řecko bijí na poplach kvůli Libyi, spojence to nechává chladnými

Itálie a Řecko varují své partnery v NATO a EU před rostoucí bezpečnostní hrozbou z Libye, ale jejich výzvy zatím nenacházejí odezvu. V době, kdy se pozornost evropských hlavních měst soustředí především na válku na Ukrajině, přibývají varování před tím, že Moskva a Ankara upevňují svůj vliv na severu Afriky – a to s potenciálně ničivými dopady na bezpečnost celého kontinentu.

před 13 hodinami

Macron: Evropa čelí největší hrozbě od konce druhé světové války

Francouzský prezident Emmanuel Macron varoval, že Evropa čelí nejvážnější hrozbě své svobody od konce druhé světové války. Ve výrazném projevu k armádním činitelům v Paříži oznámil plán na razantní zvýšení francouzských výdajů na obranu a upozornil na narůstající globální nestabilitu, návrat imperialismu a sílící nebezpečí ze strany Ruska.

Zdroj: Libor Novák

Další zprávy