Jaderná fúze a tokamak COMPASS

Fyzika |

Tokamak COMPASS (Compact Assembly) do ÚFP dorazil 20. října 2007 až z anglického Culham Science Centre. Neméně dlouhou cestu musel urazit Ústav fyziky plazmatu, než k této události vůbec došlo.

Jaderná fúze a tokamak COMPASS



Po nelehkém rozhodnutí vedení ústavu, že se ústav bude o COMPASS ucházet, bylo třeba přesvědčit EURATOM, že „na to máme“. Když se i to podařilo, bylo třeba vybudovat pro nové zařízení odpovídající
rozsáhlé zázemí: novou experimentální halu, řídicí místnost, kanceláře, energetiku, ohřev plazmatu, diagnostiku atd. Vše nakonec klaplo a tokamak se dokonce ani neodřel, když ho bylo neplánovaně nutné do nové budovy pod mostový jeřáb zavézt na podvalníku místo použití autojeřábu.

Nebyl to apríl: 1. dubna 2008 byla budova tokamaku doslova nabita osobnostmi, mezi nimiž nechyběl ministr průmyslu a obchodu Martin Říman, velvyslankyně UK v ČR její excelence Linda Duffield, předseda AV ČR Václav Pačes, ředitel EURATOM Octavio Quintana Triaz, ředitel UKAEA Sir Chris Llewellyn Smith, Vladimír Remek, poslanec Evropského parlamentu a první a jediný český kosmonaut, rektor ČVUT Václav Havlíček, předseda poradního výboru naší Asociace Hardo Bruhns a další. Z COMPASS spadla opona a představení mohlo začít:

• 9. prosince 2008 první plazma – zatím neoficiálně;
• 19. února 2009 první plazma – nyní oficiálně před zraky mnoha novinářů;
• 10. listopadu 2010 – úspěšný test dvou svazků neutrálních částic (NBI, neutral beam injection) instalovaných odborníky Budkerova ústavu jaderné fyziky v Novosibirsku;
• 23. června 2011 navštívil COMPASS ministerský předseda Velké Británie David Cameron;
• 17. května 2012 byl dosažen požadovaný stabilizovaný protažený průřez plazmatického provazce v konfiguraci s divertorem.

Dne 29. 11. 2012 Tokamak COMPASS dosáhl režimu zvaného H-mód, při kterém se díky vzniku tzv. transportní bariéry na okraji plazmatu zlepší udržení plazmatu zhruba dvakrát. Potvrdilo se tak očekávání, že i COMPASS bude schopen studovat tento zásadní fyzikální jev. Z hlediska vědecké práce jde o klíčový výsledek vzhledem k tomu, že H-mód je předpokládaným standardním režimem provozu tokamaku ITER.

V roce 2014 Tokamak COMPASS v rozsáhlé sérii experimentů na žádost ITER organization dosáhl výsledků, které vedly ke změnám první stěny reaktoru ITER. Výsledky, které se využijí při konstrukci tokamaku ITER, jsou ve fúzním světě hodnoceny známkou té nejvyšší kvality, jde o další a významný důkaz schopností mladého týmu kolem COMPASS.

Po zkušenostech s tokamakem CASTOR si vědci tokamak COMPASS skutečně vychutnávají. Nejen, že dostali do rukou moderní zařízení s obrovskými možnostmi, ale začali ho připravovat na ještě náročnější experimenty, než jakých bylo schopné při provozu v Británii.

Tokamak COMPASS je především podobný mezinárodnímu tokamaku ITER. To znamená, že výsledky na něm získané mohou být použity pro extrapolační vzorce, ze kterých lze usuzovat na chování plazmatu ITER. „Podobný“ v tomto případě znamená podobný tvar plazmatu, podobný průřez vakuové komory ve tvaru písmene D, podobnou konfiguraci magnetických polí.

Oproti tokamaku CASTOR má COMPASS divertor, což je komponenta ve spodní části vakuové komory, jejíž primární úkol je odvod nečistot z plazmatu a regulace jeho výkonu, ale ukázalo se, že je také klíčovou podmínkou pro režim vysokého udržení plazmatu, již zmíněný H-mód. Kromě této výbavy, kterou si tokamak COMPASS přivezl z rodného Culhamu, mu Praha musela přichystat nezbytné energetické zázemí, neboť potřebných 50 MW elektrického příkonu, ač během krátkého pulsu, mu pražská síť zdaleka neposkytla. Proto byly zkonstruovány dva tzv. rázové generátory akumulující kinetickou energii ve dvou mohutných setrvačnících a roztáčené elektromotory s celkovým příkonem 0,5 MW. Celá řada zcela nových moderních diagnostických zařízení umožní měřit ve vysokém časovém i prostorovém rozlišení. Unikátní je flexibilní konfigurace dodatečného ohřevu pomocí vstřiku dvou energetických svazků neutrálních částic.

Program prací na tokamaku COMPASS vychází pochopitelně ze zkušeností získaných na tokamaku CASTOR.
Po šesti letech činnosti lze s uspokojením říci, že tokamak COMPASS v rukou vědců a techniků Oddělení tokamak v Ústavu fyziky plazmatu Akademie věd ČR:

• Umožňuje našim i hostujícím fyzikům získávat původní/vyhledávané experimentální výsledky.
• Doplňuje databanku výsledků pro ITER a další tokamaky.
• Je základnou pro výchovu a odbornou přípravu fyziků a techniků.
• Obecně posiluje mezinárodní vztahy ČR a zvyšuje její prestiž.
• Popularizuje fúzi mezi českou veřejnost.

V současné době probíhají diskuse o variantách větší modernizace tokamaku COMPASS, která by mohla proběhnout kolem roku 2019.

Tento text je úryvkem z knihy
Milan Řípa: Historie výzkumu řízené termojaderné fúze v ČR
Academia 2016
O knize na stránkách vydavatele

obalka_knihy



Úvodní foto: Ben Mills, Wikipedia, licence public domain




Související články




Komentáře

Napsat vlastní komentář

Pro přidání příspěvku do diskuze se prosím přihlašte v pravém horním rohu, nebo se prosím nejprve registrujte.