Čtvrtek 25. dubna 2024, svátek má Marek
130 let

Lidovky.cz

Jak to pořádně roztočit s plazmatem

Česko

V jižní Francii se staví zařízení, které má umožnit ovládnout nový zdroj energie - termojadernou reakci. Tokamak ITER představuje jeden z největších vědeckých projektů všech dob a jeho příprava i realizace potrvá celá desetiletí. Ovšem světové laboratoře zkoumající tuto problematiku rozhodně nezahálí. Vedoucí projektu ITER tak, pokud to ještě lze, musí měnit projekt podle nových vědeckých poznatků.

Nyní jim kupříkladu zamotali hlavu odborníci z amerického MIT pracující na tokamaku „Alcator C-Mod“. Přišli na nový způsob, jak „zatočit“ s plazmatem. Srdcem ITER - stejně jako každého tokamaku - je komora s rotujícím plazmatem.

Důvod je prostý: takto se pohybující plazma je stabilnější. Rozhodně ho však ani tak nelze označit za klidné. Zvláště v plánovaném ITER.

Ten bude mít totiž revolučně velký objem plazmatu ve své centrální komoře. Kdyby se podařilo najít nové, účinnější metody, jak plazma roztočit, snížilo by se množství nestabilit a tím i únik energie z plazmatu, tedy tepelné ztráty. Úspora energie by v budoucnosti mohla vést ke zkonstruování menšího, a tudíž lacinějšího zařízení, než bude ITER.

Dnes se používá v tokamacích například vstřikování neutrálních částic pod určitým úhlem, a s tím počítá i projekt ITER. Na MIT se podařilo plazma v tokamaku roztočit pomocí rádiových vln dvou frekvencí. Vlna předávala energii minoritním složkám deuteriového plazmatu (deuterium je izotop vodíku) na dvou frekvencích - jedna protonům, druhá jádrům hélia. Energie se totiž v plazmatu absorbuje mnohem účinněji prostřednictvím minoritní složky než přímo.

Výzkum, který probíhal na tokamaku „Alcator C-Mod“, zatím není nijak teoreticky vysvětlený, nicméně u konstruktérů ITER už vzbudil pozornost. Rádiové vlny použité v MIT plazma nejen roztáčí, ale i ohřívají. To zmíněné svazky neutrálních částic umí také, ovšem Earl Marmar, vedoucí tokamaku Alcator, se obává, že nemohou plazma v ITER roztočit takovou rychlostí, jako se to podařilo skupině v Alcatoru. Pro představu - při jednom megawattu výkonu rádiového pole dosahovalo plazma v MIT rychlosti rotace až 30 kilometrů za sekundu. Odhadnutá rychlost rotace plazmatu vyvolaná v ITER vstřikem svazků neutrálních částic bude do 2,5 km za sekundu na jeden megawatt použitého výkonu. Při použití metody MIT se odhaduje rychlost rotace na jednotku výkonu až třikrát vyšší, takže v provozu by mohla být až 160 km za sekundu!

Bez patřičného pochopení procesu se sice „rádiový motor“ pro roztáčení plazmatu vědci do zařízení neodváží dokomponovat, ale už se jim nabízejí zadní vrátka. ITER totiž počítá s použitím rádiových vln k ohřevu plazmatu.

Událost připomíná zprávu ze San Diega před dvěma roky, kdy se vědcům podařilo eliminovat nebezpečné okrajové nestability okrajového plazmatu. Použili rezonanční magnetické cívky, které ve vhodnou chvíli na předem určeném místě „otevřely“ magnetickou nádobu a řízeně upustily nadbytečnou energii z plazmatu. Tehdy bylo ještě možné objev zahrnout do dodatečných změn konstrukce tokamaku ITER. Ten tak rezonanční cívky mít bude.

ITER se, pokud to ještě lze, musí měnit podle nových poznatků

Autor: