O některých problémech výroby tritia pro tokamak ITER

Častá otázka: „Co ta fúze? Bude z toho něco?“ Co mám říci? Že nevím? Že tomu jen věřím? Nejdražší pozemský vědeckotechnický projekt staví 7 států na jihu Francie. Tokamak ITER bude vyrábět 500 MW fúzního výkonu a zdesetinásobovat tak elektrický příkon centrálního solenoidu, dodatečného ohřevu či chlazení supravodičů. Bude si vyrábět tritium – druhou složku paliva, kterou mu nikdo na světě v požadovaném množství nedodá. ITER bude potřebovat 10 kg tritia po celou dobu života, to je zhruba 20 let. DE MO – poslední stupeň před komerční elektrárnou následující po ITER – bude potřebovat 300 g za den! V současné době detaily způsobu přípravy nejsou známy. Princip ano, ale podrobnosti ne. Je připraveno ke zkoušce 6 různých přístupů a z nich testy určí ten nejlepší. Už v roce 2003, dlouho před tím než vůbec bylo rozhodnuto, kde se ITER postaví, se etabloval Test Blanket Working Group (TBWG – skupina pro testování koncepce obalu). Obal – blanket – pokrývá vnitřní stěnu výbojové komory tokamaku a má tři úkoly. Jednak měnit pohybovou energii fúzních neutronů na teplo a jednak stínit supravodivé cívky před fúzními neutrony a posledním, neméně důležitým úkolem obalu, je výroba tritia štěpením lithia ...fúzními neutrony. Technologie plození tritia v tokamaku patří ke klíčovým technologiím zařízení. Na druhou stranu, která technologie tokamaku ITER není klíčová? Ovšem technologie plození tritia, na rozdíl od ostatních technologií, dosud nebyla nikde vyzkoušena a v tokamaku ITER má premiéru, a proto i svůj zvláštní režim. Není zahrnuta do standardních Procurement Arrangements (PAs–smluv o dodávce), s kterými pracují jednotlivé národní agentury – ITER Agency, ale na druhé straně se již třikrát sešla TBM Program Committee (Test Blanket Module – modul pro testování obalu), která mimo jiné hledá cestu jak program testování konceptu plození zahrnout do výzkumného programu tokamaku ITER. Výroba obalu patří ke třem zakázkovým balíčkům, vedle výroby divertoru a supravodivého materiálu pro cívky, které podléhají tak zvané kvalifikační proceduře, kterou musí nabízená technologie absolvovat, než bude s příslušnou národní agenturou podepsána smlouva o dodávce. Existují dvě základní skupiny připravovaných plodivých technologií: obal s pevnými oblázky z lithiové keramiky s beryliem chlazenými buď vodou nebo heliem nebo obal s eutektickou slitinou lithia a olova opět chlazenou buď heliem nebo samotnou slitinou. Při bližším ohledání zjistíme, že konceptů plodiče je skutečně 6! Téměř jako je počet členů konsorcia ITER organization. Evropa zajišťuje heliem chlazený lithio-olověný TBM a TBM tvořených heliem chlazenými oblázky (Peble Beds) z lithiové keramiky a berylia, Japonsko má na starosti TBM z lithiové keramiky s beryliem chlazeným vodou, Čína zajišťuje heliem chlazený TMB z oblázků lithiové keramiky (+ berylium), Indie připravuje TMB z lithium- olověného keramického plodiče s dvojitým chlazením (LiPb & He) a poslední koncept není ještě přidělen. Ale uvažuje se o USA za asistence Jižní Koreje – dvojité chlazení (PbLi & He) lithio-olověného TBM. Berylium a olovo ve vyjmenovaných koncepcích slouží jako násobiče neutronů. Ferromagnetická ocel, z které bude TBM vyroben, zanáší do již tak nepříjemně zvlněného udržovacího magnetického pole vnějších cívek další zvlnění (ripple). Dosud není známo jakým způsobem tato porucha ovlivňuje udržení a výkon plazmatu při tak zvaném režimu vysokého udržení zvaného H-mode, který se zcela určitě bude v tokamaku ITER používat. Účinky zvlnění se intenzivně studují na stávajících tokamacích, kupříkladu na americkém tokamaku DIII-D v San Diegu. Ač tokamak ITER bude zcela jiná váhová kategorie, už dnes je zřejmé, že se bude muset zvlnění minimalizovat. Jak, to je další z otázek týkajících se konceptu TBM. Takže, co mám odpovědět, na otázku položenou v úvodu? Bez entuziazmu vědců a techniků celého světa, by byla fúze neřešitelná. Naštěstí se dnes a denně přesvědčujeme, že nadšení v táboře ITER nechybí. Může nás těšit, že se optimistická předpověď týká i České republiky. Na řešení TMB pracuje Ústav jaderného výzkum Řež, který má šanci se stát koordinátorem pro komponenty TBM, a kupříkladu firma ATEKO z Hradce Králové, která pro F4E, což je evropská agentura pro ITER (Fusion For Energy), dodává heliové turbocirkulátory. Milan Řípa