HiPER (High Power laser Energy Research) je navrhovaný evropský výzkum využití velmi výkonného laseru, zejména v oblasti laserem udržované fúze jako budoucího zdroje energie. HiPER je navržený k tomu, aby rozšířil pole vědy dalšími mnoha směry včetně studií extrémních materiálů, astrofyziky v laboratoři, miniaturizace urychlovačů částic a širokého okruhu základního výzkumu fyziky.
|
LASER – Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation, zesílení světla pomocí stimulované emise záření. Roku 1958 ukázal
C. Townes spolu s A. L. Schawlowem, že je možné zkostruovat podobné zařízení jako již existující MASER (pracuje v mikrovlnné
oblasti) také pro světlo. První laser zkonstruoval T. H. Maiman v roce 1960. Jako aktivní prostředí posloužily ionty chrómu v syntetickém
rubínovém krystalu. Fúze – způsob získávání energie slučováním lehkých atomárních jader. Tento proces probíhá přirozenou cestou ve hvězdách. V pozemských podmínkách je základním problémem udržení plazmatu na potřebnou dobu. Může jít o tzv. inerciální fúzi (například iniciovanou laserem), kdy terčík na krátkou dobu drží pohromadě setrvačností nebo o fúzi udržovanou v magnetickém poli (tokamak, stelarátor, pinč). Štěpení – způsob získávání energie štěpením těžkých atomárních jader. Je základem současných atomových elektráren, ve kterých jsou jádra štěpena nalétávajícími neutrony. Produktem rozpadu jsou další neutrony, které štěpí další jádra (dojde k tzv. řetězové reakci). První štěpný reaktor postavil Enrico Fermi v roce 1946 v Chicagu. |
Fúzní energie je velice atraktivní, je to čistý zdroj energie používající jako zdroj paliva pouze vodík. Při tomto procesu nevytváří žádné skleníkové plyny ani radioaktivní odpad s dlouhou dobou života. První výsledky experimentů na nyní stavěném superlaseru NIF (Nation Ignition Facility) v Kalifornii jsou očekávány mezi lety 2010 a 2012. V té samé době by se mělo začít stavět zařízení HiPER. Primární laserové svazky budou generovány komerčními pevnolátkovými lasery s účinností v desítkách procent. V porovnáni s NIFem by tak mělo dosáhnout mnohem vyšší opakovací frekvence a celkové efektivity. V současnosti je nejdůležitější posunout se od vědeckých experimentů k výrobě komerčního reaktoru. HiPER snad poskytne další důležitý krok na této cestě.
 |
| Experimentální zařízení HiPER by mělo být dostavěno ke konci příštího desetiletí. |
HiPER je čerstvě zahájený evropský projekt. Měl by pomoci k výrobě čisté energie za použití ohromných laserů velikosti fotbalového stadionu. Laserové zařízení by mělo získávat energii tím, že silně zkoncentruje atomy vodíku. Je to proces velmi podobný tomu, který probíhá ve Slunci. V Evropě již probíhá jiný fúzní experiment, ITER, který se ke stejnému cíli snaží dostat cestou magnetické komprese izotopů vodíku.
 |
| Základní princip termojaderné fúze. |
Výzva k realizaci řízené fúzní energie je značná a řešení uniká vědcům a technikům již přes 50 let. Experiment HiPER byl zahájen na podnět Evropské komise a spolupráce zahrne až dvacet šest institucí z deseti zemí. Klíčovými hráči jsou ale Velká Británie, Česká republika a Francie. Princip experimentu HiPER spočívá v tom, že vysoce výkonný laserový puls nejprve stlačí malé množství těžkého vodíku, tzv. „pelety“ na hustotu až třicetkrát vyšší, než je hustota olova, a dalším pulsem laseru zvýší teplotu stlačené pelety až na 100 milionů stupňů Celsia. Za těchto podmínek by již měla probíhat fúze vodíku na a podle teorie by mělo být možné již z tohoto malého množství látky získat ohromné množství energie. Jeden z vedoucích pracovníků projektu, prof. Dunne, připodobňuje tento princip ke spalovacímu motoru, kde je nejprve před expanzí vstřikované palivo stlačeno válci, podobně jako zde bude palivo, tj. těžký vodík, stlačeno velmi výkonným laserem. Jako „svíčka“ k zapálení směsi zde bude sloužit další vysoce výkonný a velmi krátký laserový puls. Po využití vzniklé energie se celý proces zopakuje znovu a znovu, stejně jako v motoru auta.
 |
| Princip laserem řízené fúze. |
Přímým předchůdcem HiPERu je laser PETAL (PETawatt Aquitaine Laser) postavený v jihozápadním francouzském regionu Akvitánii. Slovo petal znamená v angličtině okvětní lístek. První důkazy, že je tato cesta využitelná, se očekávají již během nejbližších několika let na dvou ohromných laserových zařízeních, které jsou nyní téměř před dokončením. Superlaser NIF (Nation Ignition Facility) se staví v Kalifornii a bude dokončen v roce 2009. Dalším zařízením je obří Laser Megajoule ve francouzském Bordeaux. Řada zúčastněných vědců doufá, že již na těchto laserových zařízeních by mohly být realizovány dílčí experimenty jako články řetězce, na jehož konci bude reakce, z níž bude značný zisk čisté fúzní energie. Úloha HiPERu bude v samotné technické realizaci pospojování těchto jednotlivých dílčích poznatků do očekávaného nepřetržitého cyklu, který povede ke komerčnímu využití fúzní energie.
Na začátku října letošního roku byly podepsány oficiální dokumenty umožňující financování a tedy faktický start prvních přípravných fází projektu HiPER. Pokud vše půjde dobře, bude vzápětí následovat další fáze, která povede k sestavení samotného prototypu. Časování není nepodobné s plány fúzního zařízení ITER v Cadarache ve Francii. Všichni zúčastnění, ale i široká veřejnost, očekávají alespoň od jednoho z těchto zařízení konkrétnější odpovědi na otázky týkající se komerčního využití fúzní energie, tohoto Svatého grálu energetických zdrojů.
ITER – International Thermonuclear Experimental Reactor, Mezinárodní termojaderný pokusný reaktor. Předpokládaný výkon reaktoru je 500 MW, stavba započne v blízkosti francouzského Cadarache v roce 2009, dokončena by měla být v roce 2016.
Izotopy – jádra se stejným počtem protonů, ale různým počtem neutronů. Všechny izotopy prvku mají stejné chemické vlastnosti, liší se však od sebe svými fyzikálními vlastnostmi, například poločasem rozpadu, hmotností, atd.
Deuterium – těžký vodík, v jádře má jeden proton a jeden neutron. V průměru na Zemi připadá na 7 000 atomů normálního vodíku jeden atom deuteria. Jde o stabilní izotop vodíku.
