Bez Slunce, gigantického zdroje energie, by život, jak ho známe, na naší planetě neexistoval. Fyzici se snaží postavit jeho malé repliky na Zemi, „rozsvítit je“ a čerpat z nich energii. Jednou z nich je experimentální reaktor EAST (Experimental Advanced Superconducting Tokamak, Experimentální pokročilý supravodivý tokamak) v čínském městě Hefei.

Počátkem roku se v něm čínským jaderným fyzikům podařilo udržet stabilní plazmu o teplotě 70 milionů stupňů Celsia po dobu 1056 sekund, tedy po téměř 18 minut.

The Experimental Advanced Superconducting Tokamak (EAST) team has recently announced a record plasma discharge of 1056 seconds. Congratulations!

While the detailed results are probably under embargo for future publication, let's dive into the information available in a . pic.twitter.com/532BX3fGo0

— J.Hillairet (@HillairetJulien) January 4, 2022

Je to pozoruhodný pokrok. Před rokem dokázali Číňané v zařízení, které napodobuje jadernou fúzi ve hvězdách, udržet plazma při této teplotě jen po dobu 101 sekund.

Na stopě Svatému grálu

Jaderná fúze zásobuje vesmír energií. Dokázat ji napodobit – to by byl pro lidstvo Svatý grál. Lidé by získali jedinečný energetický zdroj, ekologický a bez radioaktivního odpadu.

Ve Slunci funguje fúze tak, že se za extrémního tlaku i vysoké teploty jádra vodíku přiblíží a převládne přitažlivá jaderná síla nad odpudivou elektrickou silou. Jádra atomů vodíku se přitom začnou spojovat.

Vznikají atomy helia, které jsou lehčí než atomy vodíku. Úbytek hmotnosti se uvolňuje ve formě tepelné energie, kterou Sluce vyzařuje jako světlo a teplo.

Během fúze, na rozdíl od štěpení těžkých jader v reaktorech, přitom nevzniká téměř žádný radioaktivní odpad a zásoby vodíku, který k fúzi potřebujete, jsou na Zemi skoro nevyčerpatelné.

Krátkodobá jaderná fúze se dá vyvolat elektrickým výbojem. Je však technicky komplikované ji udržet a dosáhnout toho, aby reaktor vyrobil víc energie, než kolik jí pro spotřebuje na vlastní fúzi.

K tomu se zatím dostali nejblíž jaderní fyzici v projektu NIF (National Ignition Facility) vedeném v Národní laboratoři Lawrence Livermorea (LLNL) v Kalifornii. Loni v srpnu se v experimentu, který je popsán na stránkách LLNL, přiblížili k zážehu termojaderné fúze na sedmdesát procent, což několikanásobně překonalo všechny dosavadní pokusy. Podařilo se to však jen po zlomek sekundy.

"Jednou budem dál"

Na Zemi není možné dosáhnout takového tlaku jako ve středu Slunce, kde je drtivá gravitace. Ve fúzním reaktoru (tokamaku) je proto tlak nahrazen extrémní teplotou, vyvolanou pomocí mikrovln. Plynný vodík, se působením vysoké teploty stává horkým plazmatem. Ta je udržována v reaktoru silným magnetickým polem, aby neroztavila jeho stěny.

Tokamaky mají tvar kovového toru (americké koblihy, donutu) se spojitou, v nichž je dutá a kruhová vakuová komora. Čínsky EAST není žádný obr, má necelé dva metry v průměru.

Velké naděje vědci vkládají do mezinárodního projektu ITER. V něm má ve Francii vzniknout největší fúzní reaktor, který by měl nejen udržet plazmu po delší dobu, ale také vyrobit víc energie, než kolik jí dostane.

Celkové náklady na projekt ITER jsou odhadovány na 22,5 miliardy dolarů.