V roce 1978 začalo Evropské společenství (spolu se Švédskem a Švýcarskem) stavět nedaleko Culhamu v Anglii Joint European Torus (JET). Prvé plazma bylo v tomto zařízení vytvořeno v červnu 1983. V roce 1991 bylo, ještě před uskutečněním světově proslavených úspěšných experimentů s deuterio-tritiovým plazmatem v listopadu téhož roku, dosaženo v deuteriovém plazmatu v přepočtu na D-T reakci tzv. "breakevenu" (tj. Q=1, neboli uvolňovaný fúzní výkon by se vyrovnal energetickým ztrátám plazmatu).
V roce 1978 bylo v USA na zařízení "Princeton Large Torus" dosaženo teploty plazmatu převyšující 60 milionů stupňů. Během osmdesátých let pak byly experimenty v Princetonu prováděny na zařízení TFTR (Tokamak Fusion Test Reactor).
V Japonsku jsou významné experimenty prováděny od konce roku 1986 na zařízení JT-60 (po modernizaci značeném jako JT-60U), svými rozměry se blížícím JETu.
Výzkum v ČR
Do výzkumu horkého termojaderného plazmatu se zapojili i naši fyzici a to prakticky ihned od počátku. Ústav fyziky plazmatu Akademie Věd České republiky oslavil totiž v roce 1999 již 40 let svého trvání. Již od šedesátých let to byly především uznávané práce našich teoretiků, jejichž část se nakonec stala počátkem devadesátých let i součástí oficielních dokumentů projektu ITER. Experimentální výzkum se týkal z počátku jen plazmatu bez udržení, s teplotou nedostatečnou pro jeho plnou ionizaci (s teplotou "jen" několika desítek tisíc stupňů). Výzkum skutečně horkého plazmatu započal až koncem sedmdesátých let, kdy ústav převzal jeden z prvních tokamaků vyrobených v Ústavu atomové energie v Moskvě. Po celkové rekonstrukci dostalo zařízení název CASTOR (Czech Academy of Sciences TORus). Na tomto malém tokamaku (objem komory 80 litrů) se za skromných podmínek skupina několika experimentálních fyziků a studentů snaží přispět k úsilí pochopit příčiny zvýšených ztrát energie z tokamaků, bránících v současné době tomu, aby již stávající generace těchto zařízení dosáhla zapálení termojaderné reakce. Navíc se spolu s teoretickými fyziky snaží nalézt a ověřit nový způsob vytváření elektrického proudu v těchto zařízeních vysokofrekvenční vlnou, to znamená bez použití transformátoru, který představuje pro trvalý provoz tokamaku-reaktoru principielní nevýhodu.
Získání energie pomocí jaderné syntézy má celou řadu předností před energií ze štěpných reakcí. Předně palivo je k dispozici v prakticky neomezeném množství (deuterium v oceánech by jí poskytlo lidstvu na milióny let). Při těchto reakcích nevznikají štěpné produkty, odpadá vnější palivový cyklus, přepracování a ukládání vyhořelého paliva. Nehrozí také nebezpečí výbuchu, alespoň jaderného. U těchto reakcí neexistuje kritická velikost a nadto by v termojaderném reaktoru bylo vždy nanejvýš několik gramů paliva. Neutrony vznikající při reakci deuteria a tritia vyvolají sice určitou radioaktivitu, ale ta je menší než radioaktivita štěpných produktů a nemůže ohrozit okolí. Je třeba jisté opatrnosti při manipulaci s tritiem, ale lze ji technicky zvládnout. Navíc bude v budoucnosti možno přejít na takzvané 'čisté' reakce, bez tritia, neutronů a záření gama.
Proč to zatím nefunguje?
Teoreticky, na papíře, je funkce fúzních reaktorů jednoduchá. Ovšem v praxi je dnes stále velký problém vytvořené plazma udržet ve vymezeném prostoru nebo jeho energii dokonce využít k výrobě elektřiny. Jistý vliv na rychlost vývoje použitelných fúzních elektráren má také politika. Ne každá vláda země je ochotna obětovat ročně řádově miliardy dolarů na výzkum. Nejlevnějším využitím termonukleární fúze tak bohužel stále zůstávají termonukleární zbraně. To samozřejmě není zrovna to nejlepší, ale alespoň armáda se tak vývojem trochu zabývá, což by nakonec mohlo být prospěšné. Vždyť mnoho dnes běžných vynálezů bylo původně používáno jen pro vojenské účely.
Evropský tokamak JET byl projektován za účelem výzkumu fyziky velmi vysokých teplot při termojaderné fúzi. V roce 1997 uvolnil JET termojadernou energii a to s lepším výsledkem než se očekávalo.
Výsledky tokamaku JET jsou velmi povzbudivé pro následující krok – Mezinárodní termojaderný experimentální reaktor ITER, který je ve fázi projektových příprav a který by měl produkovat 1500 MW fúzního výkonu.
Evropský tokamak JET provedl v roce 1997 rozsáhlou sadu měření použití směsi deuteria a tritia (D:T – 50%:50%), tj. paliva, které se bude používat ve fúzních elektrárnách. Smyslem pokusů bylo studium:
- fyziky fúzního plazmatu
- produkce fúzního výkonu.
Výzkum na tokamaku JET je zvlášť cenný pro další vývoj prací na projektu Mezinárodního termojaderného experimentálního reaktoru ITER, protože JET je mezi všemi existujícími fúzními zařízeními jediný, který je schopen pracovat s D – T plazmatem a je nejbližší reaktoru ITER svou geometrií a svým výkonem.
Výsledky získané při pokusech s deuteriem a tritiem potvrzují dřívější předpoklady učiněné pro fúzní plazma reaktoru ITER na základě studia deuteriového plazmatu. Tyto výsledky dokonce ukazují, že některé charakteristiky jsou ve směsi D – T dokonce lepší, než se očekávalo.JET vytvořil světový rekord ve fúzním výkonu (16,1 MW) a ve faktoru fúzní energetické bilance Q = 0,65, tzn. uvolněný fúzní výkon dosáhl 65% čistého výkonu zaváděného do plazmatu z vnějších zdrojů. JET vytvořil rovněž světový rekord v uvolněné fúzní energii (21,7 MJ) v režimu vhodném pro ITER. Doba trvání kvazistacionární fáze výboje (3,5 s) byla omezena pouze trváním neutrálního svazku a mohla být prodloužena.
