Článek
Jaderná fúze by v budoucnu mohla být zdrojem stabilní a nízkoemisní energie. V Akademii věd ČR (AV) na projektu spolupracují odborníci z Ústavu fyziky plazmatu AV. Výsledky publikoval časopis Nature Communications.
V zařízení typu tokamak se jako základní způsob ochrany využívají silná magnetická pole. Ta brání energetickým částicím plazmatu proudit z centra výboje na stěnu reaktoru. Taková izolace však není dokonalá, nedokáže totiž zcela zabránit kontaktu plazmatu o teplotě 100 milionů stupňů Celsia se stěnami. Jeho udržení v potřebné vzdálenosti od stěn reaktoru patří mezi zásadní problémy při využití jaderné fúze.
Působení plazmatu lze omezit vstřikováním plynných příměsí, například dusíku nebo argonu, k ochlazení okrajového plazmatu. Proces je však nutné přesně řídit, aby nedošlo k ochlazení centra plazmatu a následné ztrátě podmínek pro hoření fúzní reakce. Izotopy vodíku totiž k tomu, aby mezi nimi mohlo dojít k fúzní reakci, potřebují právě zmíněných sto milionů stupňů.
Mezinárodní tým pod vedením vědců z institutu DIFFER v nizozemském Eindhovenu vyvinul zařízení MANTIS, které umožňuje sledovat vyzařování atomů uhlíku v plazmatu vysokorychlostní kamerou. Podle odborníků je v plazmatu malé množství uhlíku jako příměs a vydává záření při relativně nízkých teplotách odpovídajících 50 000 až 100 000 stupňů Celsia.
Právě znalost vzdálenosti oblasti vyzařování od stěny tokamaku umožní poměrně přesně určit, jestli je plazma v blízkosti první stěny reaktoru dost chladná, aby nedošlo k poškozování stěny reaktoru. V praxi pak systém vyhodnocuje obraz z kamery pomocí speciálně vyvinutých algoritmů 800krát za sekundu. Na základě určené polohy míst s vysokým vyzařováním pak reguluje přítok dusíku do okrajové části plazmatu.
Podle Michaela Komma z Ústavu fyziky plazmatu AV byl systém vyvinutý v Nizozemsku otestován na tokamaku TCV ve Švýcarsku pod vedením vědců z Velké Británie, Německa, Česka a dalších zemí. Díky spolupráci je možné efektivně sdílet specifické know-how jednotlivých laboratoří a zároveň koordinovat aktivity nezbytné k úspěšné realizaci první fúzní elektrárny.
Nový způsob řízení vstřikování plynných příměsí do plazmatu by měl být po určité úpravě využitelný i v budovaném Mezinárodním termonukleárním experimentálním reaktoru na jihu Francie. Od tamějšího tokamaku si odborníci slibují, že umožní získat levnou a bezpečnou energii nezatěžující životní prostředí.
Vyvinutý systém bude využit i v novém tokamaku COMPASS-U, který se staví v Ústavu fyziky plazmatu a od roku 2023 nahradí stávající tokamak COMPASS.
