„ITER je projekt celého druhu Homo sapiens,“ je přesvědčený fyzik Pietro Barabaschi, který od roku 2022 tento ambiciózní, ale současně problematický, projekt vede. Jeho cílem není nic menšího, než si „ochočit sílu Slunce“ – tedy vytvořit funkční zařízení, které bude vyrábět fúzní energii.
ITER je nejdražší vědecký experiment všech dob a druhý nejdražší mezinárodní vědecký projekt po Mezinárodní vesmírné stanici. Je tak velký, že na něm spolupracují všechny velmoci světa – nejvíc přispívá Evropská unie, zbytek financí poskytují ostatní účastnické státy: USA, Rusko, Čína, Japonsko, Jižní Korea a Indie. „V dnešní době už opravdu jen málokdy vidíte všech těchto sedm vlajek vedle sebe,“ prohlásil Barabaschi na květnovém festivalu vědy Starmus v Bratislavě. „Ale v ITERu ano, opravdu to totiž není projekt žádné jednotlivé země, ale celého lidstva, projekt druhu Homo sapiens,“ je přesvědčený.
ITER se začal stavět před sedmnácti lety ve francouzském Cadarache, tehdy se plánovalo, že by měl tento fúzní reaktor stát asi pět miliard euro (přes 120 miliard korun), ale postupně se cena navyšovala. V roce 2010 už odhad vyrostl na čtrnáct miliard eur (skoro 350 miliard korun) a v roce 2011 stoupl na 16 miliard eur (bezmála 400 miliard korun). V současné době se odhaduje, že by se náklady mohly vyšplhat dokonce na 30 až 40 miliard eur (až 990 miliard korun). A to jen kvůli tomu, že různé země přispívají různým způsobem – odhad konečné ceny je tak skoro nemožný.
Barabaschi si je komplikací dobře vědom, ale současně stále zůstává optimistou. „Jeden z kritiků fúze prohlásil, že je to úžasný nápad s nekonečnými možnostmi, ale s nulovou pravděpodobností na úspěch. To si samozřejmě nemyslím – kdyby ano, nebyl bych v této roli. Myslím si, že ITER je skvělý projekt, má omezené možnosti, ale dost vysokou pravděpodobnost, že uspěje,” míní.
Nepopírá však, že odpovědi, které ITER přinese, nemusí být pro praktické využití fúzní energie pozitivní. „Dopad na společnost je ale mnohem složitější otázka, na kterou zatím nemám odpověď. Jsem ale přesvědčený, že nejprve bychom měli vědět, jestli je šance, že fúzní energie bude fungovat. Já ale pevně věřím, že bude,“ přemítá.
Jak funguje fúzní energie
Při termonukleární fúzi se při extrémně vysokých teplotách spojují lehké atomy, například vodíku, a to tak, že stvoří jádra těžších prvků, jako je helium. Při tom se uvolňuje obrovské množství energie. Experimenty s fúzí se provádějí v zařízeních zvaných tokamak. Jaderná fúze se často označuje za budoucnost čisté energie.
Vědci už před desetiletími zjistili, že jaderná fúze je zdrojem energie Slunce a dalších hvězd, a týmy po celém světě už roky usilují o replikaci tohoto procesu na Zemi. Průmyslové využití jaderné fúze, které by mohlo být budoucností bezuhlíkové energetiky, je ale podle expertů nejméně několik dekád daleko.
Proč je tak složité napodobit Slunce
„Je zásadní mít vysokou hustotu plazmatu,“ vysvětlil na Starmusu Barabaschi. „V centru Slunce to jde snadno díky gravitaci. Ale na Zemi to musíme udělat jinak,“ dodává. Tím trikem je zahřát plazma na extrémně vysokou teplotu. „A my máme technologii, která nám umožňuje jí dosáhnout,“ říká fyzik. Aby se nedostatečná gravitace kompenzovala, musí být teplota opravdu extrémní – aby se termonukleární reakce zažehla, musí ITER dosáhnout teploty přes 150 milionů stupňů Celsia. To je pro představu asi desetkrát víc než je teplota v centru Slunce. Jenže udržet něco takového pod lidskou kontrolou není vůbec snadné.
Podle Barabaschiho nebude ITER schopný napodobit podmínky extrémní hustoty, které umožňují fúzi protonů ve slunečním jádře, vědci a technici se spíše snaží napodobit Slunce pomocí jiných atomů, které se slučují jednodušeji. „V případě ITERu je cílem slučovat deuterium (D) a tritium (T), dva izotopy vodíku, pomocí magnetického udržení plazmatu při vysokých teplotách, ale při dosažitelných hustotách. Tyto reakce navíc povedou k hustotě, která je vhodnější pro výrobu energie,“ popisuje vědec.
„Problémem například také je, že když se plazma zahřívá, roste jeho koncentrace na okrajích – a to nám přináší spoustu technických komplikací,“ doplňuje fyzik.
Cíle ITERu
ITERu jde podle něj hlavně o studii technologické proveditelnosti fúzní energie, ne o to, zda je to i ekonomické. Ale ekonomická stránka je nutně součástí rozvah a úvah i proto, že technologie, které jsou zapotřebí k udržení dostatečně žhavého a hustého plazmatu, doposud v dostatečných rozměrech neexistovaly.
„Potřebujeme k tomu obrovské a silné magnety. Jde o úplně nové technologie, které jsme všechny museli vyvinout,“ přiblížil Barabaschi. „Ty magnety musí být přesné na desetinu milimetru, a přitom váží stovky tun. Potřebujeme ale třeba vytvořit také něco jako obří ledničku,“ vypočítává vědec.
Obrovský rozsah, spousta partnerů z různých zemí a technologická náročnost vedou k mnoha technickým nedostatkům. „Před několika lety jsme nainstalovali první sektor, ale měli jsme problémy s tepelným štítem a museli jsme všechno přeinstalovat a vyměnit,“ konstatuje Barabaschi. „Měli jsme všechny tyhle problémy, a pak do toho navíc ještě přišel covid…,“ vzpomíná. A v této situaci zemřel bývalý šéf ITERu Bernard Bigot a nahradil ho právě Barabaschi, který se musel vypořádávat i s mezinárodním napětím kvůli ruské invazi na Ukrajinu.
„Rádi se prezentujeme svými úspěchy, ale je pravda, že ohledně ITERu byly slyšet i příběhy o tom, že něco nefungovalo,“ přiznává fyzik.
Hledání odpovědí
Co se týká budoucnosti fúze, je podle něj zásadní získat odpovědi na čtyři otázky. První z nich je: „Můžeme mít fúzi na Zemi?“ Odpověď podle něj zní „Ano a víme to už delší dobu.“ Druhou otázkou je: „Dostaneme z fúze víc energie, než do ní vložíme? Také tady je odpověď ano – ale zatím jen na krátkou dobu.“
S tím úzce souvisí třetí otázka – jestli je možné dostat z fúzní reakce víc energie, než se do ní vloží – ale na dostatečně dlouhou dobu. „Na tuhle otázku nám dá odpověď až ITER,“ zdůrazňuje Barabaschi. „Bude potřebovat 50 megawattů, ale měl by nám dát desetinásobek,“ odhaduje. To znamená, že projekt si klade za cíl dosáhnout výkonu 500 MW při 50MW vstupním topném výkonu potřebném pro ohřev plazmatu. Jinak řečeno, v plazmatu by mělo slučováním jader vznikat desetkrát více energie, než se do procesu vloží.
Naopak na poslední ze zásadních otázek nebude ITER podle jeho současného šéfa schopen odpovědět: “Vyplatí se nám fúze”? Tady by měly získat klíčové odpovědi až reaktory, které přijdou po ITERu, zakončuje Pietro Barabaschi.
