Malý oxid

Objevy naplánovat nelze, navzdory tomu, že velké vědecké projekty se bez plánů neobejdou. Ve vědě, podobně jako v umění, často záleží na inspiraci nějakou náhodnou událostí. Té si však také musí někdo povšimnout…

Jedna nit tohoto příběhu se začala odvíjet 20. listopadu 1985 v Ženevě. Ronald Reagan a Michail Gorbačov se sešli na jednání zaměřeném hlavně na omezení závodů ve zbrojení. Jako důkaz oteplování napjatých vztahů mezi oběma zeměmi se dohodli na spolupráci při vývoji energetiky založené na jaderné fúzi. Obě země v této oblasti měly velké zkušenosti včetně vývoje fúzní (vodíkové) bomby. O rok později konsorcium tvořené USA, Sovětským svazem, Evropskou unií a Japonskem konkretizovalo plány na vybudování reaktoru ITER typu tokamak, který jako první takový reaktor má vyrobit více energie, než jí sám pro iniciaci a udržení jaderné fúze spotřebuje. Byl vytvořen i rámcový plán cesty k fúzní energetice: postavit ITER, na základě zkušeností s jeho provozem dokončit demonstrační elektrárnu DEMO s trvalým provozem a elektrickým výkonem 2 GW (stejný, jako je současný výkon Temelína) a pak už jen sekat jeden fúzní reaktor za druhým.

Srovnání nákladů na ITER a dalších výdajů se započtenou inflací k roku 2020. Data byla získána z otevřených zdrojů (viz odkazy na www); výše výdajů se může lišit v závislosti na zdroji.

Uplynulo 35 let, ITER – nejdražší vědecký projekt (obr. 2) – dodnes nefunguje a hned tak fungovat nebude. Jeho dokončení je neustále oddalováno, finanční náklady mnohonásobně převyšují původní představy, řízení projektu prošlo mnoha peripetiemi [1–3]. O DEMO není ani řeči. Pro materiálový výzkum však i tak znamenal zmíněný plán velký impuls, který přinesl novou třídu žárupevných materiálů.

Problémový neutron

Fúzní reakce, která byla pro ITER a DEMO zvolena, je slučování jader deuteria a tritia za vzniku jádra helia a neutronu. Plazmovým fyzikům tato reakce vyhovuje nejlépe; totéž ale nelze říct o materiálových vědcích. Je to právě vzniklý neutron, který je v tomto příběhu postavou v černém klobouku (znalci westernů vědí, že se jedná o záporného hrdinu neboli padoucha). Letící neutron může být zachycen v jádrech atomů materiálů, ze kterých budou konstruovány části reaktoru. Tím vznikne izotop daného prvku s neutronem navíc a tento izotop může být radioaktivní. Samotná fúzní reakce vypadá ideálně; zdrojem deuteria je voda (s tritiem je to složitější), vzniká inertní helium, a tedy žádný radioaktivní odpad. Paradoxně by se ale takto mohl stát zářícím jaderným odpadem sám reaktor. Navíc neutron umí škodit více způsoby. Nejenže vytváří v materiálech bodové poruchy a dislokační smyčky, a tím způsobuje jeho bobtnání, podporuje také vznik trhlin a křehnutí materiálů vlivem ozařování, což je zřejmě nejnepříjemnější jev. Neutrony jsou schopny pronikat materiály do velkých hloubek. Problém se tedy nedá vyřešit např. povrchovými ochrannými vrstvami nebo tenkými vyměnitelnými krycími panely.