Nedávno si v Lidových novinách generální ředitel ČEZ Martin Roman posteskl: „Kdyby se třetina peněz, které dáváme na podporu obnovitelných zdrojů, poslala vědcům, kteří se pokoušejí o termojadernou fúzi, tak už dnes máme hotovo.“ Kéž by měl pan generální pravdu, že řešení termojaderné fúze je jen otázkou peněz. Složité problémy nemívají jednoduchá řešení a finance nejsou všechno. Uskutečnit termojadernou fúzi ve velkém a ekonomicky efektivně však složitým problémem je.
Termojaderná fúze se podobně jako štěpné reakce, na nichž jsou založeny konvenční jaderné reaktory, opírá o teorii relativity, konkrétně Einsteinův vztah mezi hmotností částic a jejich pohybovou energií. Podle tohoto vztahu lze jedno přeměnit na druhé. Jaderné fúze vycházejí z pozorování, že dáme-li na jednu misku vah čtyři protony a na druhou jádro atomu helia, jež se skládá ze dvou protonů a dvou neutronů, plus dva pozitrony, zjistíme, že miska se samotnými protony je asi o 0,6 procenta těžší. Pokud se nám podaří tyto čtyři protony (což jsou zhruba řečeno kuličky o poloměru miliontiny miliontiny milimetru) přiblížit k sobě tak, aby se téměř dotýkaly, dojde čas od času k jejich přeměně na jádro helia, dva pozitrony a dvě neutrina, která neváží skoro nic. Vzniklé částice se rozlétnou s pohybovou energií rovnou zmíněným 0,6 procenta hmotnosti čtyř protonů a je „hotovo“, neboť pohybová energie vzniklých částic je úměrná teplotě systému jader helia a pozitronů (neutrina beze stopy ulétnou).
Ovšem protony jsou elektricky kladně nabité a vzájemná odpudivá síla brání jejich přiblížení. Pokud se mají téměř dotknout, musíme energii naopak vynaložit. Ale i když ji započteme, stále zbude asi 0,5 procenta hmotnosti čtyř protonů, která se přemění na pohybovou energii jader helia a pozitronů.
Procesem fúze čtyř protonů na jádro helia získává naše Slunce a řada dalších hvězd energii potřebnou k tomu, aby svítily po miliardy let. Tam ovšem proces probíhá po etapách, neboť současně přiblížit čtyři protony je obtížné a klíčovou roli při něm hraje kvantová teorie. To nechme stranou. Ve fúzních reaktorech se snažíme pochod probíhající v nitru hvězd napodobit. A jak ukazuje více než 70letá historie těchto snah, není to jednoduché. Hlavním a dosud nevyřešeným problémem je, jak získat termojadernou fúzí více energie, než kolik jí k nastartování procesu musíme dodat. Dosud nejúspěšnější zařízení JET v anglickém Culhamu dokázalo získat fúzí jen 70 procent dodané energie.
Nyní je naděje upírána do projektu mezinárodního termonukleárního experimentálního reaktoru ITER. Na jeho stavbě ve francouzském městě Cadarache se podílí USA, Japonsko, Indie, Čína, Jižní Korea a Evropská unie. ITER, jehož základní kámen byl položen v roce 2008, bude stát 15 miliard eur. Dokončení je naplánováno na 2018 a předpokládá se, že provoz skončí v roce 2038. Měl by mít výkon 500 MW, což je polovina výkonu jednoho bloku Temelína, při příkonu 50 MW.
Komerčně vyráběné termojaderné reaktory lze očekávat počátkem druhé poloviny tohoto století, tedy zhruba 100 let od výbuchu první vodíkové bomby, jež pracuje na stejném principu. To je daleko později, než si lidé tehdy mysleli, protože neměli představu, na jaké technické problémy při realizaci kontrolované fúze narazí. A ani my dnes nevíme, jaké další problémy se na cestě ke komerčním termojaderným reaktorům ještě objeví. Samy peníze vše nevyřeší.
Komerční termojaderné reaktory lze očekávat začátkem druhé poloviny tohoto století
O autorovi| JIŘÍ CHÝLA částicový fyzik Autor pracuje ve Fyzikálním ústavu AV ČR
