Energie se dnes vyrábí mnoha způsoby. Do popředí se dostávají obnovitelné zdroje energie, jako jsou solární či větrné elektrárny, protože tradiční elektrárny využívající fosilní paliva produkují skleníkové plyny a přispívají ke globálnímu oteplování. Některé země obrací svou pozornost k jaderné energii, protože skleníkové plyny neprodukuje. Jaderné elektrárny jsou dvojího typu – elektrárny založené na štěpení jádra atomu a elektrárny založené na slučování jader atomů - fúzní elektrárny. Klasické štěpné jaderné elektrárny mají některé nevýhody. Riziko jejich havárie je sice nepatrné, ale pokud k havárii dojde, následky jsou zničující a dlouhodobé. Produkují také jaderný odpad, pro který je třeba hledat bezpečná podzemní úložiště.
Fúzní energie
Naproti tomu fúzní elektrárny neprodukují ani jaderný odpad ani skleníkové plyny a navíc jsou zcela bezpečné. Jsou dokonce šetrnější k životnímu prostředí než současné obnovitelné zdroje. Nespotřebovávají totiž velké množství přírodních zdrojů pro konstrukční materiály elektráren a nevyžadují zábor rozsáhlých přírodních ploch. Budou poskytovat vysoký výkon i v době, kdy nesvítí slunce nebo nefouká vítr. Pozemské zásoby paliva pro fúzní elektrárny jsou obrovské a i přes vzrůstající energetickou spotřebu vystačí lidstvu na stovky milionů let. Ve vesmíru pak fúzní palivo tvoří většinu viditelné hmoty.
Tokamak
Jaderná fúze tak může lidstvu nabídnout nejefektivnější a nejsilnější zdroj energie. Tento zdroj se dá přirovnat ke Slunci, protože funguje na podobném principu. Fúzní elektrárny umožní nízkoemisní, nízkouhlíkovou a nízkoodpadovou výrobu elektrické energie o vysokém výkonu, který nezávisí na počasí, denní době nebo geografických podmínkách. Aby mohlo lidstvo tento téměř nevyčerpatelný zdroj energie co nejdříve využívat, je třeba vyřešit některé důležité vědecké výzvy.
Srdcem elektrárny využívající jadernou fúzi je zařízení zvané tokamak, ve kterém se udržuje plazma při vysoké teplotě až 160 milionů stupňů Celsia. Tokamak COMPASS Upgrade budovaný v Ústavu fyziky plazmatu Akademie věd ČR je určen pro výzkum mnoha oblastí důležitých pro budoucí fúzní elektrárny. K udržení plazmatu v bezpečné vzdálenosti od stěn tokamaku se bude využívat silné magnetické pole o velikosti 5 tesla a proud v plazmatu 2 000 000 ampér. Díky těmto parametrům bude COMPASS Upgrade pracovat v podobných režimech, jako připravovaný mezinárodní termojaderný reaktor ITER a první fúzní elektrárny.
Unikátnost tokamaku COMPASS Upgrade
Unikátní vlastností nového tokamaku bude možnost provozu se stěnou obklopující horké plazma zahřátou na teplotu až 500 °C, jako tomu bude ve fúzních elektrárnách. To bude mít zásadní vliv na chování plazmatu. Tokamak také umožní testovat technologii tekutých kovů, která by mohla vyřešit problém degradace materiálů pod extrémním tokem energie.
Zajímavosti
COMPASS Upgrade je středně velké experimentální zařízení, které se vyznačuje flexibilitou a relativně nízkými provozními náklady. Průměr tokamaku bude 4,8 m, výška 6,6 m a hmotnost 300 tun. Jeho konstrukce bude odolávat extrémním silám až 3 500 tun působícím během experimentů na jednotlivé části tokamaku. Magnetické cívky budou vyrobeny z mědi chlazené heliem na teplotu -200 °C, aby se snížila energetická spotřeba magnetického systému, a celý tokamak bude uzavřen v kryostatu. Příkon zařízení při experimentech bude až 200 MW. Toto velké množství energie budou poskytovat rázové generátory. Výkon ohřevu plazmatu pomocí injektorů svazku neutrálních atomů dosáhne 4 MW a později bude navýšen o 4 MW mikrovlnného ohřevu na celkový výkon ohřevu 8 MW.
Slunce na Zemi
Slunce dodává naší planetě většinu energie. Díky umu a neúnavné práci vědců po celém světě budou moci příští generace využívat bezpečný a silný zdroj energie založený na termojaderné fúzi, kterému se také říká „Slunce na Zemi“.
