Čínské umělé slunce se chystá nám doma rozsvítit žárovky

Čínský experimentální pokročilý supravodivý tokamak, 13. dubna 2021. Zhou Mu/Xinhua

V poslední době se zase začínají ve světovém tisku objevovat zprávy o „umělých sluncích“ a o úžasné budoucnosti, která lidstvo díky nim čeká. Jistý nadšenec pod vlivem těchto zpráv před nedlouhou dobou na Facebooku rozesílal hromadně messeging, jak díky řízené jaderné fúzi alias umělým sluncím konečně už do tří let skončí éra té dosavadní strašné energetiky a svět nám budou pohánět bezemisní z velína knoflíky řízená umělá sluníčka. Asi by to tedy chtělo trochu zrekapitulovat vývoj v oblasti řízené jaderné fúze a zamyslet se nad jeho výhledem do budoucna.

Že by levná jaderná energie znamenala komplexní revoluci v lidské civilizaci možná překonávající revoluci přinesenou parním strojem a zahájením průmyslové éry, o tom asi není pochyb. Naše civilizace produkuje ve skoro lineární závislosti tolik HDP, kolik spotřebuje energie. Jakékoliv zdražení energií znamená pokles produktivity práce a kapitálu, jakékoliv zlevnění vzestup produktivity všeho. Velmi levná energie by pak přinesla možnosti kvalitativního přerodu našich technologií. A tak od konce 50. let minulého století budila řízená jaderná fúze ohromné naděje. Očekávání tak vysoká, že celých těch více než 60 let experti v tomto oboru říkali, že do 30 let pojede fúzní elektrárna a přijde nová technická revoluce, a všichni této historie znalí poukazují, že stejný optimismus, jaký vypuká teď se zapálením umělých sluncí, zažívali už naši pradědečkové.

Jsou tu i konspirační teoretici obviňující z nesplnění těchto tehdejších předpovědí Malthusiánskou kontrarevoluci proti průmyslové revoluci, a ti v této souvislosti poukazují, že svět od 70. kdy se Malthusiánská kontrarevoluce podle nich rozpoutala, už žije v temném věku. Do té doby rostla potenciální produktivita výrobních faktorů – do velké míry díky zlevňování energií – rychleji než od konce druhé průmyslové revoluce v 70. letech.

Tehdy také vznikly ideologie vedené teoriemi o mezích růstu, populační explozi a vyčerpání zdrojů a spustila se Zelená hnutí. Přičemž Paul Ehrlich (americký, ne ten německý biolog), snad hlavní ideolog tohoto tažení proti průmyslové civilizaci, tvrdil, že zvládnutí jaderné fúze se nesmí dopustit, neboť dát něco takového lidstvu „je nejhorší věc, která by se naší planetě mohla stát, je to stejné, jako dát do ruky samopal imbecilnímu dítěti..." Paul Ehrlich ještě i později např. radil prezidentu Obamovi s klimatickou změnou a konspirační teoretici Malthusiánské kontrarevoluce tvrdí, že se ty předpovědi o řízené jaderné fúzi nesplnily, protože neo-Malthusiánci zablokovali potřebné peníze na výzkum.

Ovšem teď v době, kdy je svět do velké míry veden ekologismem, tj. podle těchto konspirátorů malthusiánským kontra-revolucionářstvím, technologie náhle začaly dospívat ke splnění snů o umělém slunci pohánějícím elektrárnu místo kotle. A nejvíce se ty pokusy zatím podařily v Číně, když v prosinci Čína rozběhla novou sérii pokusů se svým supravodivým tokamakem EAST, který po předchozí sérii pokusů několik měsíců přestavovala. Jelikož „topeniště“ fúzní „tepelné“ elektrárny, v němž je plazma mnohonásobně teplejší než uvnitř slunce, nelze mít v nějaké tuhé spalovací komoře, dělá se ta „komora“ pomocí sevření magnetickými poli v magnetické pasti tokamak, kdysi vymyšlené v Rusku.

A čínský tokamak po poslední přestavbě držel plazmu rozžhavenou na 120 milionů stupňů po dobu 101 sekund, takže jsou v tom zatím nejúspěšnější na světě a podle toho, co se o této technologii vždy předvídalo ve 20. století, tak jakmile udržíme natolik žhavou plazmu po tak dlouhou dobu, bude to potom už jen trocha vývoje, jak když vyvíjíme raketu do vesmíru nebo nové tryskové letadlo a za pár let a pár miliard už ten vývoj dotáhneme. A pak bude k dispozici spousta levné energie a vývoj lidstva přeřadí na vyšší rychlost.

Velín fúzního plazmového reaktoru EAST, 15. prosince 2021. Zhang Duan/Xinhua

Ale obtížnost, s jakou se výzkumníci museli potýkat během všech těch let, než z prvních tokamaků udělali něco takového, naznačuje, že to asi pořád ještě nebude procházka růžovou zahradou. Mezi předchozí sérií pokusů a touto sérií několik měsíců vyvíjeli nový tepelný generátor. Teď se v Institutu plazmové fyziky při Čínské akademii věd chystají dělat půl roku pokus za pokusem, pak to přeruší, vyvinou na základě toho spoustu nových udělátek a zase se pustí do jiné série pokusů.

Už je to také tak trochu elektrárna. Stokrát denně z toho prý vždy vyváděli elektrický proud.

Nastal tedy už konečně čas, že opravdu „do 30 let“ z jejich výzkumu vznikne komerční fúzní elektrárna nebo to bude dokonce někdy do 3 let, jako to viděl ten nadšenec na Facebooku?

Ono samozřejmě dotáhnout něco takového ke komerčnímu projektu, který se vyplatí, nemusí být i přes laboratorní úspěch nic jednoduchého. Vezměme si příklady. V Rusku v 80. letech vyvinuli plazmovou elektrárnu, která měla největší účinnost na světě. Energie se v ní uvolňovala normálním spalováním, ale ty plameny nepoháněly žádné mechanické zařízení, nýbrž hýbaly řízeným proudem plazmy a vyráběly proud s nesmírnou účinností. Ale opotřebení drahých zařízení kolem bylo tak rychlé, že se nakonec vyplatilo víc pálit s menší účinností uhlí v kotli a honit turbínu parou, než provozovat extrémně účinnou elektrárnu, která ale šíleně rychle koroduje. Podobná je situace u štěpných jaderných reaktorů, ve kterých se jako moderátor a zároveň chladivo používají roztavené soli. Mají ohromnou účinnost, začalo se s nimi v 50. letech, ale samy sebe zevnitř tak prudce korodovaly, že se od nich vždy upustilo. Teprve teď Čína spustila první pokusný malý elektrárenský provoz, kdy to vypadá, že konečně postavila thoriový solemi chlazený reaktor, který dlouhodobě vydrží.

Také, pokud zvládnou reaktor s potřebnými vlastnostmi, bude stejně nutno vyvinout řadu doplňkových technologií, kterými se to základní řešení fúzního reaktoru bude muset obklopit, aby to dohromady vytvořilo funkční celek. A právě to bych považoval za klíčový fakt, podle kterého se dá nejvíce odhadnout, že technologie fúzních reaktorů se dostala tak daleko, že komerční použitelnost je v dohledu. Jakmile přestanou jen hry s vysokými teplotami a trvanlivostí fúzních procesů, ale nasypou se peníze do projektů vývoje doplňkových technologií k tomu reaktoru, znamená to, že vývoj se obrací od laboratorních pokusů ke komerčnímu řešení a zasvěcenci tomu věří.

A proto považuji za nejzajímavější zprávu, že se Čína spouští projekt CRAFT – Komplexní výzkumný ústav pro fúzní technologie, kde se budou vyvíjet i navazující doplňkové technologie a ne jen samotná „umělá sluníčka“, ale i „postroje, jak sluníčka zapřáhnout“. Ten ústav má být dokončen a rozběhnout svou činnost roku 2024. Znamená to tedy, že se už je v pohybu projekt přesměrování jaderné fúze ze základního výzkumu na inženýrský vývoj komerčních technologií energetiky zítřka. Taková umělá slunce nám budou tedy dost možná brzy rozsvěcovat žárovky.

Karel Pavlíček, zvláštní korespondent CMG v Praze