tech

Nejmenší a nejstarší funkční tokamak na světě se nachází v Praze

Tokamaky začaly vznikat v 70. letech v Sovětském svazu. Od té doby se vědci snaží v reaktorech simulovat podmínky, jež panují v jádru hvězd. A takhle vypadá ten nejstarší z nich.

by Petr Míka; photos by Pepa Dvořáček
06 duben 2018, 5:00am

foto: Pepa Dvořáček

Jen málokterá světová metropole je opředena tolika legendami, mýty a pověstmi jako Praha. Jednou z nich je i ta o Golemovi rabiho Löwa. Notoricky známá postava chránící židovské ghetto údajně čerpala svou nezměrnou sílu ze záhadné vesmírné energie. Protože se ale stal Golem nezvladatelný, musel být na půdě Staronové synagogy zničen. Ačkoli archeologické průzkumy nikdy reálnou přítomnost Golema v židovské Praze nepotvrdily, my s jistotou víme, že minimálně jeden Golem v našem hlavním městě existuje. A stejně jako ten z pověsti má i on co dočinění s vesmírnou energií.

Co by kamenem dohodil od Rudolfina, přímo naproti starému židovskému hřbitovu stojí docela nenápadná budova Fakulty jaderné a fyzikálně inženýrské ČVUT. Kolem jejích zdí denně projdou tisíce lidí, aniž by věděli, že v jedné z mnoha laboratoří uvnitř této budovy se skutečně ukrývá Golem – nejstarší a nejmenší funkční tokamak na světě.

Slovo tokamak jest zkráceninou ruských slov toroidal'naya kamera s magnitnymi katushkami, čili toroidní komora s magnetickými cívkami. Tato vědecká zařízení začala vznikat v polovině šedesátých let na sovětských univerzitách, kde se tamní vědci pokoušeli zkrotit sílu termonukleární fúze – tedy využít stejného principu výroby energie, který používají všechny hvězdy ve vesmíru, včetně Slunce. Do výzkumu využití žhavého plazmatu k výrobě elektrické energie se Česká republika intenzivně zapojuje už od roku 1977. Aktuálně jsou na našem území operovány tokamaky dva – větší Compass a zmíněný Golem.

Tokamak Golem byl sestaven v šedesátých letech na Kurchatově institutu v Rusku pod názvem TM1-MH. V roce 1977 byl přesunut v rámci spolupráce zemí východního bloku na pražskou Akademii věd a jeho jméno bylo změněno na Castor. Tam sloužil do roku 2007, kdy byl přemístěn do budovy FJFI ČVUT a na půdě Akademie věd jej nahradil větší a modernější Compass.

Základní princip fungování tokamaku je vlastně docela jednoduchý, jak nám popsal Ing. Vojtěch Svoboda, CSc., vedoucí experimentálního úseku GOLEM. Vnitřní komoru tokamaku si můžeme představit jako dutý věnec, uvnitř kterého má docházet k procesu vzniku horkého plazmatu o teplotě 100 000 000 °C, což je teplota, při které ve hvězdách startuje právě kýžený proces fúze (jaderné slučování), během kterého se začnou lehčí prvky slučovat na těžší, přičemž se začne dle základních fyzikálních principů s použitím známého Einsteinova vzorce E = mc 2 uvolňovat obrovské množství energie. Problémem je, že tuto žhavou hmotu nedokáže udržet žádný nám známý materiál. Proto je žhavá hmota udržována extrémně silnými elektromagnety uprostřed komory.

Pražský tokamak Golem je naprostým světovým unikátem hned z několika důvodů. Jedná se o nejmenší a nejstarší aktivně provozované zařízení svého druhu na světě. O to pozoruhodnější je, že se vědcům Českého vysokého učení technického v Praze podařilo toto zařízení pocházející ze Sovětského svazu šedesátých let plně přizpůsobit standardům 21. století. Tokamak je přes ethernetové porty připojen k serveru, díky kterému lze všechny parametry a funkce tohoto pražského zařízení operovat odkudkoli na světě, z jakéhokoli chytrého zařízení připojeného k internetu.

Dalším světovým unikátem Golema je způsob jeho využívání. Na rozdíl od větších tokamaků, včetně Copmassu umístěného na Akademii věd, neslouží Golem výzkumným účelům, nýbrž vzdělávacím. Studenti pražské ČVUT tak mají jedinečnou možnost provádět experimenty s termojadernou fúzí přímo v budově své univerzity. O tom se studentům ze zahraničí může jen zdát. Možná právě proto je Golem tak oblíbený u zahraničních škol, které využívají výše zmíněného vzdáleného přístupu k ovládání tokamaku.

Ačkoli tedy Golem není primárně určen k hledání odpovědí, které lidstvu snad jednou umožní využívat fúzi jako zdroj čisté energie, svou existencí pomáhá rozvíjet budoucí vědecké špičky po celém světě. A právě tito vědci mohou v budoucnu při větších experimentech těžit ze zkušeností a praktických znalostí, které by bez možnosti pracovat s tokamakem Golem neměli šanci získat.

Za své desetileté působení v rámci výuky na ČVUT k sobě dokázal Golem přilákat velké množství pozornosti i předních světových expertů na danou problematiku. Na stěně v místnosti, kde se Golem nachází, můžeme najít podpisy všech významných vědců, včetně několika nositelů Nobelovy ceny, kteří tento tokamak navštívili. Jedním z posledních, kdo se přišel na Golema podívat, byl Bernard Bigot, francouzský vědec a ředitel projektu ITER – aktuálně budovaného největšího experimentálního tokamaku na světě. Jeho výstavba začala už v roce 2007. Prvního spuštění se ale ITER nedočká dříve než v roce 2025 a podle plánu by se měl jeho reaktor naplno rozeběhnout teprve v roce 2035. I přesto že bude ITER ve své konečné podobě nesrovnatelně větším, jeho role se v porovnání s Golemem o mnoho lišit nebude. I ITER bude pouze experimentálním zařízením, které má lidstvu do roku 2050 pomoci porozumět termojaderné fúzi a konečně ji ovládnout pro potřeby výroby energie.

Více o principech a fungování Golema se můžete dočíst také na webu ecofuture.cz.