O projektu ITER slyšela už většina z nás. Jeden z největších vědeckých projektů světa slibuje čistou energii zvládnutím termojaderné fúze, tedy slučování jader atomů. Málokdo ale tuší, že tento program má fúzního sourozence, na kterém budou pracovat stejně jako na ITER i čeští vědci. „Bratříček“ je ovšem poněkud skromnější: zatím je v přípravné fázi amá plánovaný rozpočet jen 700 milionů eur. Jeho jméno je HiPER.
V současné době skutečně existují nejméně dva přístupy, jak se termojaderné energii dostat na kobylku. Magnetické a inerciální udržení. První přístup, jaký reprezentuje ITER, udržuje relativně řídké plazma – ionizovaný plyn mnohem řidší než vzduch – na termojaderných teplotách desítky minut. Plazma se nerozpadne ani neochladí od stěn reaktoru díky izolaci magnetickým polem.
Druhý přístup – prováděný v rámci zařízení HiPER – zapaluje termojaderné reakce ohřátím hustého plazmatu tak rychle (za desetinu miliardtiny sekundy), že se – ač je udržováno jen vlastní setrvačností, inercí – nestačí rozletět do prostoru. Palivem v terčíku je směs izotopů vodíku deuteria a tritia.
Inerciální reaktor byl za cestu k termojaderné energii považován už od 50. let. Měl fungovat spíše jako periodicky pracující automobilový motor než jako kamna spalující uhlí. Měla se v něm zapalovat jedna kulička vodíkového paliva za druhou. Kinetická energie produktů reakce by se přeměnila na teplo a z něj se vyráběla elektřina.
Ale teprve objev laseru v 60. letech poskytl inerciálnímu udržení rysy životaschopnosti. Energii laserového svazku lze pomocí čoček na terčík soustředit poměrně jednoduše. Brzy se ale objevily problémy.
Nerovnoměrný ohřev terčíku způsoboval nestability, které ho roztrhaly dříve, než se stačil ohřát. Zkoušelo se a dodnes se zkouší ledasco: speciálně tvarovaný laserový pulz nebo stlačení a ohřev terčíku pomocí rentgenového záření stěn kovové dutiny, ve které je umístěn.
Poslední hit, který má zkoušet i HiPER, se nazývá „rychlé zapálení“ a trochu připomíná princip benzinového motoru. První impulz palivo stlačí a druhý, „rychlejší“ laser ohřeje, tedy zapálí jako svíčka palivo v motoru. Zatím je ale ke komerčnímu využití laserové fúze dlouhá cesta – je třeba zvýšit účinnost laseru nejméně desetkrát, zmenšit pauzu mezi výstřely z hodin na sekundy, snížit cenu terčíků.
Na projektu HiPER (jde o zkratku High Power Laser Energy Research Facility) se podílí devět evropských zemí včetně ČR a pět zemí mimo Evropu. Jeden ze tří laserů v Evropě využitelný pro testy fúzního konceptu je v pražské laboratoři PALS, a proto se bude Česká republika podílet i na průběhu pilotních experimentů.
Milionové teploty, tlaky miliard atmosfér, extrémně velká magnetická a elektrická pole předurčují HiPER k výzkumu i v dalších oblastech fyziky, jako je relativistické plazma, jaderná fyzika a laboratorní astrofyzika. Zařízení díky použití režimu rychlého zapálení nemůže být použito k vojenským výzkumům.
***
1/ zapalovací
laserový systém
2/ laserové svazky zapalovacího systému
3/ terčíková komora
4/ odražené laserové svazky kompresního
systému vstupují do komory
O autorovi| MILAN ŘÍPA, Autor je fyzik
