Představte si zdroj energie, který je prakticky nevyčerpatelný, neprodukuje žádné skleníkové plyny, nevytváří dlouhodobý radioaktivní odpad a jako palivo využívá látky běžně dostupné v mořské vodě. To není sci-fi, ale popis termojaderné fúze. Po desetiletích teoretického výzkumu a nesplněných slibů se vědci domnívají, že jsme konečně na prahu fúzní revoluce. A významnou stopu v tomto celosvětovém úsilí zanechává i Česká republika.
Princip, který pohání vesmír
Zatímco současné jaderné elektrárny energii uvolňují štěpením těžkých jader uranu, fúze funguje přesně obráceně. Je to proces, při kterém se za extrémních teplot a tlaků slučují lehká jádra vodíku (izotopy deuterium a tritium) a vytvářejí helium, přičemž se uvolňuje obrovské množství energie. Je to stejný proces, jakým svítí a hřeje naše Slunce.
Spoutat tento proces na Zemi je však jedním z nejsložitějších inženýrských úkolů v dějinách. Aby fúze nastala, musíme plyn zahřát na teplotu přesahující 150 milionů stupňů Celsia – tedy na teplotu desetkrát vyšší, než jaká panuje v jádru Slunce. V takovém žáru neexistuje žádný pevný materiál, který by plazma udržel. Vědci proto využívají magnetické pole v zařízeních ve tvaru koblihy, zvaných tokamaky.
Projekt ITER a český podíl
Vlajkovou lodí světového výzkumu je mezinárodní projekt ITER, který vzniká na jihu Francie. Jde o největší vědecký experiment na světě, na kterém spolupracuje 35 zemí včetně států Evropské unie, USA, Číny a Ruska. Cílem ITERu je dokázat, že fúzní reaktor dokáže vyprodukovat více energie, než kolik spotřebuje na svůj provoz.
Čeští vědci hrají v tomto globálním projektu nezanedbatelnou roli. Ústav fyziky plazmatu Akademie věd ČR v Praze provozuje vlastní tokamak COMPASS, který léta sloužil jako jakási zmenšená testovací laboratoř pro ITER. Čeští odborníci na něm studovali chování plazmatu v blízkosti stěn reaktoru a vyvíjeli diagnostické metody.
Nyní český tým staví nový, mnohem pokročilejší tokamak COMPASS Upgrade. Ten bude schopen generovat extrémně silná magnetická pole a simulovat podmínky velmi blízké těm v budoucích komerčních elektrárnách. Česká republika se tak stává jedním z evropských center fúzního výzkumu.
Svatý grál energetiky a časový horizont
Fúzní energie je často označována za svatý grál čisté energetiky. Na rozdíl od solárních a větrných elektráren není závislá na počasí a dokáže dodávat stabilní výkon do sítě. Na rozdíl od klasického jádra nehrozí u fúzního reaktoru havárie typu Černobylu – pokud se systém poruší, plazma okamžitě zchladne a reakce se zastaví.
Kdy se tedy dočkáme fúzní elektřiny v našich zásuvkách? Vědecký vtip říká, že fúze je vždy padesát let daleko. Dnes jsme však blíž než kdy jindy. Projekt ITER by měl spustit první plazma v příštích letech. Pokud vše půjde dobře, první demonstrační fúzní elektrárna (projekt DEMO), která již bude dodávat elektřinu do sítě, by mohla vzniknout kolem roku 2050.
Fúzní energie sice nevyřeší naše současné klimatické cíle pro rok 2030, ale pro druhou polovinu 21. století představuje naději na definitivní vyřešení energetické chudoby a dekarbonizaci planety. Čeští vědci mohou být hrdí na to, že pomáhají psát tuto kapitolu lidských dějin.
