Slunce ve velké pneumatice
Bude to projekt, který povede k nevyčerpatelnému zdroji energie, nebo také
skončí drahým fiaskem. Minulý týden zástupci zúčastněných zemí, včetně České
republiky, rozhodli na konferenci v Moskvě, že Mezinárodní termojaderný
experimentální reaktor (ITER) se bude stavět ve Francii.
AUTOR: Josef Tuček
AUTOR-WEB: www.ihned.cz [http://www.ihned.cz/tucek]
Lákavou vidinou je, že na konci výzkumu budou technici vědět, jak postavit
elektrárnu, která jako palivo použije jenom vodík. Či přesněji směs jeho
izotopů, deuterium a tritium, z nichž první se získává z vody, druhý z lithia.
Bude to projekt, který povede k nevyčerpatelnému zdroji energie, nebo také skončí drahým fiaskem. Minulý týden zástupci zúčastněných zemí, včetně České republiky, rozhodli na konferenci v Moskvě, že Mezinárodní termojaderný experimentální reaktor (ITER) se bude stavět ve Francii.
AUTOR: Josef Tuček
AUTOR-WEB: www.ihned.cz
Lákavou vidinou je, že na konci výzkumu budou technici vědět, jak postavit elektrárnu, která jako palivo použije jenom vodík. Či přesněji směs jeho izotopů, deuterium a tritium, z nichž první se získává z vody, druhý z lithia.
600 kilo stačí pro Česko
Z pouhých 600 kilogramů tohoto paliva se podle propočtů získá jadernou fúzí energie, jakou potřebuje Česká republika na rok. Bez spalování uhlí, při němž vznikají nežádoucí zplodiny a uniká oxid uhličitý, který přispívá k oteplování zemské atmosféry.
Termojaderné neboli fúzní reaktory fascinují tím, že potřebují jen vodík, kterého je všude dost. Na rozdíl od současných, štěpných jaderných reaktorů nevytvářejí vysoce radioaktivní vyhořelé palivo. I ve vodíkovém reaktoru sice vznikají radioaktivní látky, protože neutrony při reakci aktivují materiály použité ve stěnách reakční komory. Oproti vyhořelému palivu z dnešních jaderných elektráren to však jsou odpady snáze zvládnutelné a jejich nebezpečí pomine po 50 až 100 letech. ITER, s výkonem 500 megawattů, by po sobě měl zanechat asi 6000 tun radioaktivních odpadů, které se dají nacpat do krychle o hraně deseti metrů.
Není to však zadarmo. ITER se začne budovat koncem letošního roku ve středisku jaderného výzkumu Cadarache, asi 60 kilometrů severně od Marseille. Stavba, která potrvá asi do roku 2015, přijde na téměř pět miliard eur. Provoz reaktoru do roku 2040 bude vyžadovat finanční injekce v odhadované výši dalších pěti miliard eur. Evropská unie uhradí 40 procent nákladů, dalších 10 procent zaplatí samotná Francie, a stejný podíl pak další zúčastněné státy - Japonsko, USA, Rusko, Čína a Jižní Korea.
Za tyto peníze ovšem zúčastněné země získají pouze pokusný reaktor, v němž se ověří, zda a jak půjde fúzní reakci řídit. Termojaderná elektrárna, která by skutečně dodávala elektřinu do sítě, se může stavět až někdy v polovině tohoto století.
Také česká věda se bude na projektu ITER podílet. "Už dnes pět výzkumných ústavů a dvě vysoké školy spolupracují při mezinárodních studiích, které mají vybrat vhodné materiály pro vnitřní stěnu reaktoru," informuje Milan Řípa z Ústavu fyziky plazmatu Akademie věd ČR.
V jeho ústavu také vědci vyvíjejí speciální Hallovu sondu, která bude měřit intenzitu magnetického pole v reaktoru.
Jako ve Slunci
Hlavní riziko nového projektu je finanční - tedy že ani za předpokládaných deset miliard eur nedodá recept, jak stavět komerčně využitelné energetické zdroje.
Při fúzní reakci se v reaktorové nádobě ve tvaru pneumatiky rozehřívá vodíkové palivo dodávaným elektrickým proudem na teploty až stamiliónů stupňů Celsia. Vzniká plazma, v němž se subjaderné částice pohybují tak rychle, že překonají vzájemnou odpudivou sílu, dostanou se k sobě, spojí se v atomová jádra helia a uvolní energii. Tímto způsobem "vyrábí" energii Slunce. Největším problémem pro techniky, kteří chtějí totéž napodobit na Zemi, je udržet horké plazma mimo stěnu reaktorové nádoby, kterou by vysoká teplota plazmatu zničila. Řešením je udržet plazma v magnetickém poli. A to se zatím nikomu nepodařilo na dostatečně dlouhou dobu.
Nápad, že by šlo plazma udržet pod kontrolou v magnetickém poli, popsali už v padesátých letech sovětští fyzikové Igor Tamm a Andrej Sacharov (tehdy ještě nebyl disidentem). Ti se také podíleli na konstrukci prvního přístroje, zvaného tokamak, v němž fúze probíhá.
V jejich reaktorové nádobě o průměru jednoho metru se ovšem vodík rozehříval v pulsech trvajících jen setiny vteřiny. Největší dnešní zařízení tohoto typu, tokamak JET, pracuje od roku 1983 v Culhamu poblíž anglického Oxfordu a jeho provoz platí evropské země. Reaktor o průměru 8,5 metru v něm udrží rozehřáté plazma až dvacet vteřin. Připravovaný ITER by to měl při každém pulsu v reaktoru o průměru 13 metrů dokázat dvacet minut. A budoucí elektrárny ještě déle.
"Dávám tomu šanci padesát na padesát," řekl pro agenturu Reuters Ian Fells z britské Královské technické akademie. Jiní vědci jsou optimističtější, ale zaručit zatím nemůže nikdo nic.
Bezpečný jako hořák
Logická otázka zní, zda fúzní reaktor nemůže napáchat škody jako vodíková bomba, která rovněž uvolňuje energii na principu termojaderné fúze.
Vědci odpovídají, že reaktor bude obsahovat jen několik gramů právě "hořícího" paliva. Další palivo se bude dodávat průběžně. Dá se to tedy přirovnat k hořáku, kam je rovněž palivo dodáváno po kapkách. Termojaderný "hořák" musí navíc být velmi dobře seřízen, jinak okamžitě zhasne - žádný výbuch tedy nehrozí.
Odpůrci projektu vyčítají, že je nejistý a drahý. "Za deset miliard eur by se postavily větrné elektrárny o výkonu 10 000 megawattů, které by dodaly elektřinu pro sedm a půl miliónu domácností," řekl Jan Vande Putte z Greenpeace.
Další kritikové připomínají, že nejlepší fúzní reaktor pro Zemi už existuje, je jím Slunce. A tvrdí, že peníze by se měly místo na pokusy o jeho napodobení přesunout do vývoje účinnějších slunečních kolektorů a fotovoltaických článků.
Nicméně v této chvíli je rozhodnuto a projekt Mezinárodního termojaderného experimentálního reaktoru se rozjíždí. Jeho anglická zkratka ITER v latině znamená cesta. Časem se pozná, kam povede.
Štěpení kontra slučování
Jaderné štěpení je reakce, která probíhá v dnešním typu jaderných reaktorů. Těžká jádra uranu či (méně často) plutonia se v něm rozbíjejí nárazem neutronu a při tom se uvolňuje energie.
Jaderné slučování (fúze) je oproti tomu reakce, při níž se lehká jádra vodíku srážejí a slučují na těžší hélium a rovněž se uvolňuje energie. To se děje ve Slunci a lidé tentýž děj napodobili při výbuchu vodíkové bomby.
Dlouhé rozhodování
O stavbě ITER se jednalo už od roku 1985. V závěrečné fázi, od roku 2003, usilovaly o umístění reaktoru na své území dvě země - Francie a Japonsko. Počítaly s tím, že kdo bude mít na projektu největší podíl, získá nejlepší přístup ke komerčnímu využití této technologie, ale i k dalším technologickým postupům, které vědci při projektu teprve vynaleznou. Konečné rozhodování pak ještě zkomplikovaly politické souvislosti. Spojené státy, které se k projektu přidaly teprve v roce 2003, nechtěly podporovat Francii kvůli jejímu odmítavému stanovisku k válce v Iráku - citovala diplomatické zdroje agentura Reuters. Loni v listopadu pak z Evropské komise unikla informace, že Japonsko se už chystá vzdát. Japonští politici se urazili, a aby neztratili tvář, dohodu zase odmítli. Teprve když Evropská unie oznámila, že reaktor postaví, i kdyby jej měla zaplatit sama, Japonsko ustoupilo. Náhradou dostane větší podíl zakázek a bude mít mezi výzkumníky hned po Francii nejvíce svých odborníků ze zúčastn ěných zemí.
AUTOR: Josef Tuček
AUTOR-WEB: www.ihned.cz
Lákavou vidinou je, že na konci výzkumu budou technici vědět, jak postavit elektrárnu, která jako palivo použije jenom vodík. Či přesněji směs jeho izotopů, deuterium a tritium, z nichž první se získává z vody, druhý z lithia.
600 kilo stačí pro Česko
Z pouhých 600 kilogramů tohoto paliva se podle propočtů získá jadernou fúzí energie, jakou potřebuje Česká republika na rok. Bez spalování uhlí, při němž vznikají nežádoucí zplodiny a uniká oxid uhličitý, který přispívá k oteplování zemské atmosféry.
Termojaderné neboli fúzní reaktory fascinují tím, že potřebují jen vodík, kterého je všude dost. Na rozdíl od současných, štěpných jaderných reaktorů nevytvářejí vysoce radioaktivní vyhořelé palivo. I ve vodíkovém reaktoru sice vznikají radioaktivní látky, protože neutrony při reakci aktivují materiály použité ve stěnách reakční komory. Oproti vyhořelému palivu z dnešních jaderných elektráren to však jsou odpady snáze zvládnutelné a jejich nebezpečí pomine po 50 až 100 letech. ITER, s výkonem 500 megawattů, by po sobě měl zanechat asi 6000 tun radioaktivních odpadů, které se dají nacpat do krychle o hraně deseti metrů.
Není to však zadarmo. ITER se začne budovat koncem letošního roku ve středisku jaderného výzkumu Cadarache, asi 60 kilometrů severně od Marseille. Stavba, která potrvá asi do roku 2015, přijde na téměř pět miliard eur. Provoz reaktoru do roku 2040 bude vyžadovat finanční injekce v odhadované výši dalších pěti miliard eur. Evropská unie uhradí 40 procent nákladů, dalších 10 procent zaplatí samotná Francie, a stejný podíl pak další zúčastněné státy - Japonsko, USA, Rusko, Čína a Jižní Korea.
Za tyto peníze ovšem zúčastněné země získají pouze pokusný reaktor, v němž se ověří, zda a jak půjde fúzní reakci řídit. Termojaderná elektrárna, která by skutečně dodávala elektřinu do sítě, se může stavět až někdy v polovině tohoto století.
Také česká věda se bude na projektu ITER podílet. "Už dnes pět výzkumných ústavů a dvě vysoké školy spolupracují při mezinárodních studiích, které mají vybrat vhodné materiály pro vnitřní stěnu reaktoru," informuje Milan Řípa z Ústavu fyziky plazmatu Akademie věd ČR.
V jeho ústavu také vědci vyvíjejí speciální Hallovu sondu, která bude měřit intenzitu magnetického pole v reaktoru.
Jako ve Slunci
Hlavní riziko nového projektu je finanční - tedy že ani za předpokládaných deset miliard eur nedodá recept, jak stavět komerčně využitelné energetické zdroje.
Při fúzní reakci se v reaktorové nádobě ve tvaru pneumatiky rozehřívá vodíkové palivo dodávaným elektrickým proudem na teploty až stamiliónů stupňů Celsia. Vzniká plazma, v němž se subjaderné částice pohybují tak rychle, že překonají vzájemnou odpudivou sílu, dostanou se k sobě, spojí se v atomová jádra helia a uvolní energii. Tímto způsobem "vyrábí" energii Slunce. Největším problémem pro techniky, kteří chtějí totéž napodobit na Zemi, je udržet horké plazma mimo stěnu reaktorové nádoby, kterou by vysoká teplota plazmatu zničila. Řešením je udržet plazma v magnetickém poli. A to se zatím nikomu nepodařilo na dostatečně dlouhou dobu.
Nápad, že by šlo plazma udržet pod kontrolou v magnetickém poli, popsali už v padesátých letech sovětští fyzikové Igor Tamm a Andrej Sacharov (tehdy ještě nebyl disidentem). Ti se také podíleli na konstrukci prvního přístroje, zvaného tokamak, v němž fúze probíhá.
V jejich reaktorové nádobě o průměru jednoho metru se ovšem vodík rozehříval v pulsech trvajících jen setiny vteřiny. Největší dnešní zařízení tohoto typu, tokamak JET, pracuje od roku 1983 v Culhamu poblíž anglického Oxfordu a jeho provoz platí evropské země. Reaktor o průměru 8,5 metru v něm udrží rozehřáté plazma až dvacet vteřin. Připravovaný ITER by to měl při každém pulsu v reaktoru o průměru 13 metrů dokázat dvacet minut. A budoucí elektrárny ještě déle.
"Dávám tomu šanci padesát na padesát," řekl pro agenturu Reuters Ian Fells z britské Královské technické akademie. Jiní vědci jsou optimističtější, ale zaručit zatím nemůže nikdo nic.
Bezpečný jako hořák
Logická otázka zní, zda fúzní reaktor nemůže napáchat škody jako vodíková bomba, která rovněž uvolňuje energii na principu termojaderné fúze.
Vědci odpovídají, že reaktor bude obsahovat jen několik gramů právě "hořícího" paliva. Další palivo se bude dodávat průběžně. Dá se to tedy přirovnat k hořáku, kam je rovněž palivo dodáváno po kapkách. Termojaderný "hořák" musí navíc být velmi dobře seřízen, jinak okamžitě zhasne - žádný výbuch tedy nehrozí.
Odpůrci projektu vyčítají, že je nejistý a drahý. "Za deset miliard eur by se postavily větrné elektrárny o výkonu 10 000 megawattů, které by dodaly elektřinu pro sedm a půl miliónu domácností," řekl Jan Vande Putte z Greenpeace.
Další kritikové připomínají, že nejlepší fúzní reaktor pro Zemi už existuje, je jím Slunce. A tvrdí, že peníze by se měly místo na pokusy o jeho napodobení přesunout do vývoje účinnějších slunečních kolektorů a fotovoltaických článků.
Nicméně v této chvíli je rozhodnuto a projekt Mezinárodního termojaderného experimentálního reaktoru se rozjíždí. Jeho anglická zkratka ITER v latině znamená cesta. Časem se pozná, kam povede.
Štěpení kontra slučování
Jaderné štěpení je reakce, která probíhá v dnešním typu jaderných reaktorů. Těžká jádra uranu či (méně často) plutonia se v něm rozbíjejí nárazem neutronu a při tom se uvolňuje energie.
Jaderné slučování (fúze) je oproti tomu reakce, při níž se lehká jádra vodíku srážejí a slučují na těžší hélium a rovněž se uvolňuje energie. To se děje ve Slunci a lidé tentýž děj napodobili při výbuchu vodíkové bomby.
Dlouhé rozhodování
O stavbě ITER se jednalo už od roku 1985. V závěrečné fázi, od roku 2003, usilovaly o umístění reaktoru na své území dvě země - Francie a Japonsko. Počítaly s tím, že kdo bude mít na projektu největší podíl, získá nejlepší přístup ke komerčnímu využití této technologie, ale i k dalším technologickým postupům, které vědci při projektu teprve vynaleznou. Konečné rozhodování pak ještě zkomplikovaly politické souvislosti. Spojené státy, které se k projektu přidaly teprve v roce 2003, nechtěly podporovat Francii kvůli jejímu odmítavému stanovisku k válce v Iráku - citovala diplomatické zdroje agentura Reuters. Loni v listopadu pak z Evropské komise unikla informace, že Japonsko se už chystá vzdát. Japonští politici se urazili, a aby neztratili tvář, dohodu zase odmítli. Teprve když Evropská unie oznámila, že reaktor postaví, i kdyby jej měla zaplatit sama, Japonsko ustoupilo. Náhradou dostane větší podíl zakázek a bude mít mezi výzkumníky hned po Francii nejvíce svých odborníků ze zúčastn ěných zemí.
Zdroj:Věda a zdraví
Sdílet článek na sociálních sítích
