Stavba mezinárodního fúzního reaktoru ITER se protáhne proti původním plánům o několik let. Zařízení by mělo začít fungovat až v roce 2034, realizátoři ovšem počítají s „ostřejším“ startem.
Už od roku 2007 se na jihu Francie staví unikátní zařízení, které má lidstvu téměř doslova snést hvězdu na Zemi. Takzvaný mezinárodní termonukleární experimentální reaktor, známý po celém světě pod anglickou zkratkou ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor) má jasně doložit, že i v pozemských podmínkách a se současnými technologiemi lze ve velkém množství vyrábět energii procesem slučování jader, který pohání hvězdy. Na výstavbě ITERu spolupracuje celkem 35 zemí. Evropská unie se jako hostující člen podílí na nákladech téměř z poloviny, zbylých šest členů (Čína, Indie, Japonsko, Jižní Korea, Rusko a USA) přispívá rovným dílem na zbytek. V samém jádru komplexu se skrývá termonukleární reaktor s rozlehlou komorou velkou jako několikapatrový dům. Teplota plazmatu v něm se má pohybovat kolem 150 milionů stupňů, což je desetinásobek hodnoty ve středu Slunce. A podmínky mají být tak extrémní, že by tu mělo ve velkém měřítku docházet k podobným procesům jako na Slunci. Tedy ke slučování jader v takovém množství, že se bude uvolňovat značné množství energie. Klíčové k úspěchu zařízení přitom bude, kolik takové fúzní energie vznikne. Vyrobit nějakou energii fúzí lze i doma, byť to není koníček pro každého. Problém je ovšem v tom, že takové zařízení energii ve skutečnosti v mnohem větší míře spotřebovává, než vyrábí. Totéž dnes platí ve všech fúzních reaktorech. Žádný sice není vybaven zařízením na zachycení uvolněné energie z reakce, ale i kdyby ho měl a bylo 100% účinné, provoz by byl ztrátový. Spotřebovalo by se více elektřiny, než by z něj vyšlo. Z komory ITERu by se ale mělo v konečné fázi projektu uvolňovat 10× (možná i více) energie, než kolik se do ní bude přivádět. Pravda, uvolněná energie se v tomto případě ještě nechá uniknout bez užitku, ale její množství bude možné měřit. A pokud jí bude opravdu dost, můžeme následně přikročit ke stavbě prototypu skutečné fúzní elektrárny. Problém je, že takové zařízení nelze postavit jednoduše — a přitom u toho chce být každý.
Když všichni chtějí všechno
plazma. Tepelná izolace je přitom pro ITER klíčová. Zařízení má pracovat díky supravodivým magnetům chlazeným heliem, rozestaveným kolem nádoby, ve které má plazma teplotu 150 000 000 °C. V listopadu 2021 byly při zkouškách s využitím helia zjištěny netěsnosti na prvním modulu tepelného štítu vakuové nádoby. K odhalení příčiny urychleně vznikly pracovní skupiny s odborníky z různých partnerských zemí ITERu. Těm se podařilo identifikovat hlavní důvod netěsností: zvýšené pnutí, které v materiálu vyvolalo tvarování a svařování trubek pro chladicí kapalinu. Zhoršily ho pomalu probíhající chemické reakce vyvolané přítomností malého množství sloučenin chlóru v některých místech kolem svarů. Chlor se v místě objevil v průběhu technologické přípravy dílů. Než se totiž panely tepelného štítu postříbří, zbavují se nečistot s pomocí kyseliny chlorovodíkové. Povrch se poté potáhne vrstvou niklu a teprve pak dojde na stříbro. Právě během tohoto procesu v blízkosti některých svarů zůstalo malé množství sloučenin chloru, které přispívaly ke korozi materiálu. Ve výsledku došlo k tzv. „koroznímu popraskání“ a v potrubí se časem vytvořily trhliny hluboké až 2,2 mm. Proto nakonec padlo rozhodnutí, které přineslo další zdržení a náklady: rozebrala se už hotová část centrální části reaktoru, všechny díly se zkontrolovaly, a pak se znovu začalo skládat. Naštěstí byla vada objevena ve chvíli, kdy byla hotova jen první část z devíti dílů komory. Nezbytná ale byla i kontrola spodní části tepelného štítu reaktoru, která byla na své místo v reaktorové jámě vsazena už v lednu 2021.
Rychlý start
Bylo naprosto jasné, že původní harmonogram je nemožné dodržet. Podle plánu, který byl schválen v roce 2016, mělo být v roce 2025 vytvořeno tzv. „první plazma“. Což měl být v podstatě důkaz základní funkčnosti klíčových reaktorových technologií, především vakuového a částečně magnetického systému. V roce 2033 měl magnetický systém poprvé vytvořit nominální magnetické pole o velikosti 5,3 T [tesla je odvozenou jednotkou magnetické indukce v soustavě SI, její vyjádření v základních jednotkách je T = kg.s−2.A−1 — pozn. red.] v ose plazmatu a proud v plazmatu o velikosti 15 MA. Plného výkonu 500 MW měl reaktor dosáhnout v roce 2035. Nebylo celkem pochyb o tom, že plán bude nutné pozměnit, o úpravě se mluvilo už několik let. Od roku 2022 se na změnách pracovalo v rámci ITERu a mezinárodních partnerských organizací. Ovšem až do letošního července neměl nový „jízdní řád“ veřejně dostupnou papírovou podobu. Nový plán přináší pochopitelně odklad. Vedení ITER se ho však rozhodlo alespoň částečně vynahradit tím, že výsledný stroj bude oproti původním plánům „modernější“, a měl by rychleji začít poskytovat relevantní výsledky. Modernizace se bude týkat samotné vakuové komory. Její vnitřek nebude z beryllia, vzácného a tvrdého kovu, ale z wolframu — kovu podobně vzácného, ale ještě tvrdšího a odolnějšího. Za uplynulých 20 let se věnovalo velké úsilí výzkumu vhodných materiálů pro fúzní reaktory a postupně se ukázalo, že wolfram je pro první stěnu vhodnějším materiálem. V tomto případě zpoždění de facto projektu prospělo. S wolframovou stěnou počítají i projekty navrhovaných fúzních elektráren. ITER tedy půjde s dobou. Další změna se týká postupu uvádění do provozu. ITER by měl začít fungovat až v roce 2034, tedy o devět let později, než předpokládal předchozí oficiální harmonogram. Plán ovšem nově počítá se zkrácením úvodní fázi opatrného „rozjezdu“ a míří k rychlejšímu zahájení „skutečného výzkumu“, jak řekl šéf ITERu Pietro Barabaschi na tiskové konferenci při představení nového harmonogramu. Klíčové experimenty by se tak měly rozjet v roce 2036, což proti staršímu plánu představuje zpoždění „jen“ o tři roky. Nový harmonogram nyní musí schválit členské státy, pro něž bude nejspíše nejhořčejší pilulkou zvýšení rozpočtu o dalších 5 miliard USD (cca 120 miliard Kč). Projekt by tak měl vyjít na cca 22 miliard místo plánovaných 17 miliard. Dodejme ovšem, že cena projektu se určuje těžko. Stavba probíhá mechanismem „in-kind“ dodávek, při kterých partneři projektu dodávají na stavbu již hotové komponenty, jejichž výrobu hradí ve vlastní režii národním firmám, a skutečné náklady nezveřejňují. Jak se členské státy ke zvyšování ceny postaví, teprve uvidíme. Vzhledem k tomu, že projekt ovšem už je z velké části hotov, dá se považovat za pravděpodobné, že jej nikdo neopustí. A to ani Spojené státy, které už z něj jednou odešly, ale vrátily se. Tamní ministerstvo energetiky už v roce 2018 dostalo na projekt peníze „navíc“, které budou zřejmě stačit i na navýšené požadavky. /jj/V případě fúzních zařízení velmi záleží na velikosti. Ve větší komoře se částice paliva, tedy vodíku, mohou déle „zdržet“, a mají tedy více času najít si partnera a změnit se na helium. ITER je tak největší fúzní reaktor všech dob. Jeho vakuová komora bude mít 10× větší objem než dosavadní rekordman, v Británii stojící JET (Joint European Torus). Měl být dokonce 20× objemnější, to bylo však na účastnické strany nakonec i v součtu příspěvků drahé. Problémem bylo už to, jak reaktor postavit. Všechny účastnické země chtějí mít přístup ke všem důležitým technologiím vyvinutým v rámci projektu. Díly se proto v místě stavby, jihofrancouzském Cadarache, scházejí z několika kontinentů, přestože by alespoň některé šlo vyrobit blíže či levněji. A i když postupně došlo k určitému zjednodušení dodavatelského řetězce, projekt je přesto pořád složitý a těžko zvladatelný. Problémy byly obří od začátku, rozpočet se jen a jen zvyšoval a datum startu odkládalo. Nálada i mezi insidery panovala mizerná. V posledních zhruba 10 letech se podařilo projekt pomalu alespoň nasměrovat na „správnou kolej“. Velkou zásluhu na tom měl dnes již zesnulý ředitel Bernard Bigot, který nastoupil v roce 2014. Nejen díky němu, ale do značné míry především jeho zásluhou byl projekt k roku 2022 z více než 85 % hotov. Ale cílová rovinka se nakonec ukázala být výrazně delší, než všichni doufali.
Ne úplně dokonalá bouře
Problémů se nakupilo hned několik. Pandemie covidu vedla k pozastavení dodávek z některých zemí. Řada dodavatelských podniků nejprve zavřela provozy, a když je otevřela, často s menší výrobní kapacitou, třeba kvůli omezení počtu lidí v provozech. Omezení platila i na samotné stavbě ve Francii. S dalšími pandemickými vlnami se pak problém opakoval v různých zemích, byť s jinou intenzitou. K tomu se brzy začaly přidávat problémy technické a úřední. Komplikovaná byla rovněž spolupráce s francouzskými jaderným dozorem, tamní obdobou našeho Státního úřadu pro jadernou bezpečnost (SÚJB), který dohlíží na bezpečnost jaderných elektráren a dalších jaderných zařízení. ITER mezi ně patří i přesto, že v něm dochází právě k opaku štěpných reakcí, které pohánějí jaderné elektrárny. Fúzní reaktor však bude pracovat s radioaktivním izotopem vodíku, tritiem. Navíc se z něj během provozu bude uvolňovat množství částic s vysokými energiemi, které jsou zdravotně závadné, navíc povedou k tomu, že část materiálu v komoře se stane radioaktivním. Nebezpečí sice není nijak velké, samotná reakce není riziková, před stavbou ale padlo rozhodnutí, že se k ITERu bude přistupovat jako k jaderné elektrárně. A to má své důsledky. Na začátku roku 2022 francouzský regulátor vydal rozhodnutí o pozastavení některých prací kvůli několika nedostatkům souvisejícím právě s „jadernou bezpečností“. Problémem byly mimo jiné i malé nepřesnosti ve dvou z devíti dílů samotné „nádoby“ na plazma. Tyto díly dorazily z Jižní Koreje a jde o masivní tvarované ocelové objekty o výšce 15 m. Bohužel, byly vyrobeny s nepřesností v řádu několika milimetrů. Odborníci z ITERu věřili, že si s problémem dokážou poradit a oněch několik milimetrů dovedou vykompenzovat „kreativním“ svářením a úpravami. Jadernému dozoru se však plán nelíbil — právě kvůli možnosti úniku radioaktivního tritia. Na jaderném zařízení musí každý svar mít vlastní složku, vlastní „rodokmen“, a musí vyhovovat daným požadavkům. ITER musel dozorující orgán dlouho a pracně přesvědčovat, že postup bude funkční.
Chlor na špatném místě
Dalším problémem byly trhliny objevené v klíčových komponentech určených pro zásadní část reaktoru zajišťující tepelnou ochranu nádoby pro
