První tokamak, dovezený ze Sovětského svazu, fungoval v ústavu od roku 1977, než ho před devíti lety vystřídal modernější typ – tokamak COMPASS. Nyní se připravuje instalace vylepšené verze – tzv. COMPASS Upgrade, který bude vážit 250 tun a nahradí ten stávající, pětadvacetitunový. „Cílem je vybudovat světově unikátní zařízení, které zásadně přispěje k vyřešení klíčových výzev v konstrukci fúzního reaktoru. První plazma bychom měli v novém tokamaku spustit v roce 2022,“ řekl ředitel ústavu Radomír Pánek.

Ředitel Radomír Pánek během prezentace

Výzkum energie jaderné fúze přitom patří k nejnáročnějším celosvětovým výzvám. V široké mezinárodní spolupráci se nyní ve Francii buduje experimentální tokamak ITER v hodnotě osmnácti miliard eur, který by měl již produkovat výkon 500 MW z fúzní reakce. Jedná se o největší mezinárodní výzkumný projekt na světě a ústav se účastní vývoje několika diagnostických systémů. Model budoucího ITERu si ostatně vedení Akademie věd s velkým zájmem prohlédlo právě v budově oddělení tokamak, kde je provázel vedoucí Martin Hron. Kromě předsedkyně se návštěvy zúčastnil i místopředseda Akademie věd pro I. vědní oblast Jan Řídký a členky Akademické rady Markéta Pravdová a Lenka Vostrá.

Vědec Martin Hron představuje „velicí centrum” tokamaku COMPASS i samotné zařízení

Plazmové nástřiky i biomedicína

Většina budov ústavu, který byl založen roku 1959 jako Ústav vakuové elektroniky, sídlí v areálu Slovanka, kde se nacházejí i další akademické ústavy. V současnosti v ústavu pracuje přes dvě stě padesát zaměstnanců, z nichž většina je mladší pětačtyřiceti let, uvedl ředitel Pánek, pod jehož vedením ústav prošel rozsáhlou reorganizací. Ředitel přitom zmínil i nevyhovující stav hlavní budovy, která obsahuje nebezpečný azbest. „V podstatě i na výměnu každé elektrické zásuvky musíme volat specializovanou firmu,“ dodal ředitel. Připravuje proto výstavbu nové pětipodlažní budovy, která by postupně měla nahradit tu stávající.

Součástí prohlídky byly i prostory, kde se nachází nejenergičtější plazmový laser na světě. Vlevo vedoucí oddělení laserového plazmatu Miroslav Krůs.

Kromě oblasti termonukleární fúze je hlavním těžištěm bádání i experimentální výzkum laserového plazmatu, který se provádí na unikátním terawattovém jódovém laseru PALS. Ten například také slouží k čerpání zinkového rentgenového laseru, jež je v současnosti nejenergetičtějším plazmovým laserem na světě. Velký aplikační potenciál má pak oddělení materiálového inženýrství, kde se mimo jiné připravují speciální plazmové nástřiky. Ty umožňují výrazně zlepšit povrchové vlastnosti jednotlivých materiálů, jako je třeba otěruvzdornost, korozní odolnost či odolnost proti vysokým teplotám díky nízké tepelné vodivosti nástřiku. Specialitou oddělení jsou tenkostěnné samonosné keramické skořepiny. Využití plazmatu je však mnohem širší, studuje se například jeho aplikace v oblasti likvidace odpadu, ale třeba i v biomedicíně ke sterilizaci a léčbě mokvajících a špatně hojitelných ran.

Vedoucí oddělení materiálového inženýrství a zástupce ředitele ústavu Tomáš Chráska popsal předsedkyni přípravu plazmových nástřiků

Jak využít "špinavá" paliva

Součástí prohlídky byl i plazmochemický reaktor Plasgas, který dokáže pomocí plazmatu o teplotě dvacet tisíc stupňů Celsia rozložit na čistý syntetický plyn téměř jakýkoli materiál, a mohou ho tedy pohánět i ta „nejšpinavější paliva“. Mimo jiné se v něm studují i procesy probíhající při rozkladu drcených plastů či pyrolýzního oleje z pneumatik pomocí plazmatu.

Vedoucí oddělení plazmochemických technologií Michal Jeremiáš vysvětluje předsedkyni AV ČR Evě Zažímalové a místopředsedovi Janu Řídkému principy přeměny odpadu. Na horním snímku jsou vzorky možných paliv, pyrolýzní olej z pneumatik je v lahvičce vzadu.

Velmi úspěšně se v ústavu rozvíjí i Regionální centrum speciální optiky a optometrických systémů TOPTEC v Turnově, které vzniklo z bývalých Optických dílen Akademie věd a spolupracuje s institucemi jako European Space Agency či firmami Airbus, Siemens či Eltodo. Návštěvu tohoto centra stejně jako Laboratoře plazmových technologií v Letňanech si však vedení Akademie věd nechalo až na příště.

Připravila: Alice Horáčková, Odbor mediální komunikace Kanceláře AV ČR
Foto: Pavlína Jáchimová, Divize vnějších vztahů SSČ AV ČR