Fyzmatik | HiPER - evropská jaderná fůze laserem

V době, kdy spousta evropských států začíná odmítat jako zdroj energie jadernou energii vzniklou štěpením jader uranu, se jeví velmi atraktivním zdrojem energie jaderného slučování – jaderné fůze. Je považována za čistý zdroj energie, využívající jako zdroj paliva vodík. Při tomto ději nevznikají skleníkové plyny ani radioaktivní odpad s dlouhou dobou života.

Jaderná fůze probíhá přirozenou cestou ve hvězdách. V pozemských podmínkách je základním problémem udržení plazmatu na potřebnou dobu. Může jít o fúzi udržovanou v magnetickém poli (tokamak, stelarátor, pinč) nebo tzv. inerciální fúzi (například iniciovanou laserem), kdy terčík na krátkou dobu drží pohromadě setrvačností.

Zdá se, že cesta ke komerčnímu využití energie z fůze povede přes využití obřích laserů. Laser PETAL (v angličtině okvětní lístek) je již postavený v jihozápadním francouzském regionu Akvitánii. První důkazy, že je tato cesta využitelná, se očekávají již během nejbližších několika let na dvou ohromných laserových zařízeních, které jsou nyní téměř před dokončením. Superlaser NIF (Nation Ignition Facility) se staví v Kalifornii a bude dokončen v roce 2009. První výsledky experimentů jsou očekávány po roce 2010.

Dalším zařízením je obří Laser Megajoule ve francouzském Bordeaux. Řada zúčastněných vědců doufá, že již na těchto laserových zařízeních by mohly být realizovány dílčí experimenty jako články řetězce, na jehož konci bude reakce, z níž bude značný zisk čisté fúzní energie.

V té samé době by se mělo začít stavět zařízení HiPER (High Power laser Energy Research), což je navrhovaný evropský výzkum využití velmi výkonného laseru, zejména v oblasti laserem udržované fúze jako budoucího zdroje energie. HiPER je navržený k tomu, aby rozšířil pole vědy dalšími mnoha směry včetně studií extrémních materiálů, astrofyziky v laboratoři, miniaturizace urychlovačů částic a širokého okruhu základního výzkumu fyziky.

Primární laserové svazky budou generovány pevnolátkovými lasery s účinností v desítkách procent. V porovnáni s NIFem by tak mělo dosáhnout mnohem vyšší opakovací frekvence a celkové efektivity. V současnosti je nejdůležitější posunout se od vědeckých experimentů k výrobě komerčního reaktoru.

Evropský laser HiPER je projekt obří soustavy laserů o velikosti fotbalového stadionu, které stlačí izotopy vodíku - deuteria, a uskuteční termojadernou fúzi. V tomto nadnárodním projektu se angažuje 25 vědeckých ústavů z 11 zemí, mimo jiné z Velké Británie, České republiky a Francie. Přípravná fáze před vlastní stavbou by měla probíhat do roku 2011. Řada zúčastněných vědců doufá, že již na těchto laserových zařízeních by mohly být realizovány dílčí experimenty jako články řetězce, na jehož konci bude reakce, z níž bude značný zisk čisté fúzní energie. Úloha HiPERu bude v samotné technické realizaci pospojování těchto jednotlivých dílčích poznatků do očekávaného nepřetržitého cyklu, který povede ke komerčnímu využití fúzní energie.

Na začátku října letošního roku byly podepsány oficiální dokumenty umožňující financování a tedy faktický start prvních přípravných fází projektu HiPER. Pokud vše půjde dobře, bude vzápětí následovat další fáze, která povede k sestavení samotného prototypu. Snaha dosáhnout realizace řízené fúzní energie je značná a řešení uniká vědcům a technikům již přes 50 let. Princip experimentu HiPER spočívá v tom, že vysoce výkonný laserový puls nejprve stlačí malé množství těžkého vodíku, tzv. "pelety" na hustotu až třicetkrát vyšší, než je hustota olova a dalším pulsem laseru zvýší teplotu stlačené pelety až na 100 milionů stupňů Celsia. Za těchto podmínek by již měla probíhat fúze vodíku na helium a podle teorie by mělo být možné již z tohoto malého množství látky získat ohromné množství energie. Jeden z vedoucích pracovníků projektu, prof. Dunne, připodobňuje tento princip ke spalovacímu motoru, kde je nejprve před expanzí vstřikované palivo stlačeno válci, podobně jako zde bude palivo, tj. těžký vodík stlačeno velmi výkonným laserem. Jako "svíčka" k zapálení směsi zde bude sloužit další vysoce výkonný a velmi krátký laserový puls. Po využití vzniklé energie se celý proces zopakuje znovu a znovu, stejně jako v motoru auta.