Britský tokamak MAST Upgrade dosáhl svého nejvyššího tlaku plazmatu bez nestabilit

Britská agentura pro atomovou energii (UKAEA) uzavřela pátou sérii pokusů na tokamaku MAST Upgrade v Culhamu u Oxfordu a výsledky oznámila 6. srpna 2026. Stroj během ní vytvořil přes 1 100 plazmat a udržel přitom nejvyšší tlak ve své historii, aniž se plazma rozpadlo. Pokusy běžely v letech 2025 a 2026.

Proč se vysoký tlak plazmatu nedrží sám

Culhamský stroj je největší sférický tokamak v provozu. Vznikl přestavbou staršího MAST, který tam běžel od roku 2000 do roku 2013; přestavba přinesla delší pulzy, silnější magnetické pole, víc ohřevu a nový systém odvodu tepla. Ve fúzním stroji se izotopy vodíku ohřejí, stlačí a udrží při teplotách, které v MAST Upgrade dosahují třiceti milionů stupňů Celsia. Čím vyšší je hustota a teplota, tím rychleji přibývá fúzních reakcí. Plazma o vyšším tlaku tedy vydá víc výkonu z jednoho krychlového metru a víc se podobá tomu, co bude potřebovat elektrárna.

Vysoký tlak ale plazma rozkolísá. Na okraji vznikají náhlé výtrysky, kterým se říká okrajové lokalizované módy, zkratkou ELM. Jediná taková událost umí vyhodit až desetinu energie uložené v plazmatu. Opakovaně tím trpí vnitřní stěna i součásti, které odvádějí teplo, a v elektrárně by se to promítlo do nákladů na údržbu. Bez řešení se ELM považují za vážnou překážku komerční fúze.

Čtyři klidné režimy místo jednoho

Tým v Culhamu potlačoval výtrysky dvěma cestami. První je režim quasi-continuous exhaust (QCE), druhou rezonanční magnetické poruchy: cívky vytvoří trojrozměrné magnetické pole, které sníží tlak na okraji plazmatu a udrží ho stabilní. Stroj se navíc dostal do dalších dvou režimů, quiescent H-mode a I-mode. Oba drží energii v plazmatu lépe a velké výtrysky u nich nevznikají.

Nejde o britskou zvláštnost. Přehled konsorcia EUROfusion z dubna 2026 popisuje osm různých režimů bez velkých ELM, které se zkoušejí na pěti evropských tokamacích: ASDEX Upgrade, JET, MAST Upgrade, TCV a WEST. U QCE podle něj vycházejí parametry na okraji plazmatu po přepočtu srovnatelné s běžným režimem s výtrysky, takže se nabízí jako provozní scénář i pro ITER.

Polohu plazmatu hlídá světlo z divertoru

K tomu přidali v Culhamu techniku, kterou podle UKAEA nikdo před nimi nepoužil. Poloha plazmatu se měří podle viditelného světla, jež vyzařuje deuterium v horním a dolním vnějším divertoru, tedy v místech, kudy ze stroje odchází teplo a částice. Z rozdílu mezi oběma se v reálném čase pozná i nepatrné vychýlení. Budoucí elektrárna bude muset takové odchylky srovnávat sama, bez člověka u pultu, a tohle je krok tím směrem.

Dusík mění odpadní teplo ve světlo

Druhý nález se týká právě odvodu tepla. Vpustí-li se na okraj plazmatu malé množství dusíku, začne plazma vyzařovat velkou část odváděného výkonu jako světlo. Teplo se rozptýlí v objemu dřív, než dopadne na stěnu a na divertor, a špičkový tepelný tok klesne.

MAST Upgrade je první tokamak s plně optimalizovaným divertorem Super-X, který sám o sobě snížil tepelnou zátěž na desetinu. Ani to podle UKAEA v elektrárně stačit nebude a příměs bude nutná. Culhamské pokusy jsou první podrobnou studií toho, jak se příměs chová ve stíněné geometrii Super-X se dvěma nulovými body magnetického pole na sférickém tokamaku. Tým prozkoumal i takzvanou zápornou trojúhelníkovitost, tedy tvar plazmatu, který snese vysoký výkon bez ELM.

Co zpráva neuvádí

Konkrétní hodnotu tlaku UKAEA nezveřejnila. Mluví jen o nejvyšším tlaku, jakého stroj dosáhl, takže srovnání s jinými tokamaky z oznámení udělat nejde. Rozcházejí se i počty: tisková zpráva uvádí přes 1 100 plazmat, stránka projektu přes tisíc a k tomu více než dvě stě výzkumníků ze čtyřiceti institucí.

Kam výsledky míří

Zazněly na 52. konferenci Evropské fyzikální společnosti o fyzice plazmatu, kterou UKAEA pořádala od 29. června do 3. července 2026 v Edinburghu. Teď putují k týmům, které navrhují ITER a britskou prototypovou elektrárnu STEP ve West Burtonu v Nottinghamshiru.

Samotný stroj se mezitím přestavuje. Dostane dva nové injektory neutrálních svazků, které zdvojnásobí jeho ohřev, a systém Electron Bernstein Wave s dalšími 1,6 MW. Práce mají skončit v roce 2027 a šestá série pokusů, tentokrát zaměřená na STEP, je plánovaná na rok 2028. Elektřinu MAST Upgrade nevyrábí a vyrábět nebude; stejně jako u pulzního zdroje Sirius jde o měření, ze kterého se skládá návrh stroje pozdějšího.

Zdroje: tisková zpráva UKAEA ze 6. srpna 2026, stránka projektu MAST Upgrade, přehled režimů bez ELM na tokamacích konsorcia EUROfusion a stránka konference EPS Plasma Physics 2026.