Pietro Barabaschi, generálny riaditeľ projektu ITER, ktorý vo Francúzsku buduje fúzny reaktor, hovorí o nekonečne náročnom procese výstavby a o tom, prečo musíme s očakávaniami zostať pri zemi.
Sme v procese stavby. Časom sa totiž ukázalo, že ten fyzický tokamak (skratka pre prstenec magnetických polí, pozn. red.), musí byť v praxi väčší, ako sa pôvodne očakávalo, teda ak máme dosiahnuť teplotu, ktorú (na naštartovanie jadrovej fúzie) potrebujeme. Prebehla odborná diskusia a vďaka pochopeniu, že tokamak musíme zväčšiť, vznikol (v roku 2007) medzinárodný projekt ITER.
Budujeme teda zďaleka najväčší tokamak na svete a naozaj som presvedčený, že sa projekt podarí dotiahnuť do úspešného konca. Máme už dosť informácií, aby sme videli, že aktuálne parametre stavby sú dostatočné na to, aby zariadenie robilo to, čo sme pôvodne očakávali. Súčasne však stavba začína byť komplikovanejšia, než sme si pôvodne mysleli. Jadrová fúzia je vo všeobecnosti oblasť, v ktorej je ľahké podhodnotiť komplexitu. Prinajmenšom to platí pre niektorých ľudí.
Nemám vedomosť o žiadnom zariadení, ktoré by obsahovalo toľko technológií integrovaných v takých rozmeroch či takej hmotnosti, preto je stavba časovo náročnejšia a aj to samo o sebe prináša ďalšiu komplexitu. Keď máte projekt, ktorý trvá celé desaťročia, znamená to, že trvá veľkú časť ľudského produktívneho života. Pribúda expertov, ktorí sa síce dostanú do istej fázy, ale svoje úlohy dokončiť nemôžu. Už len to je špecifický zdroj komplexity. Ďalším je aj medzinárodná povaha projektu.
Aj nad tým spomínaným spaľovacím motorom sa niekedy človek začuduje, že to ešte vôbec funguje, ale my sme tu v úplne inej kombinácii technológií a mierke. Sú tu použité technológie ako laser, supravodivosť, robotika, magnetické vlny rôznych frekvencií, z každého kúta elektrotechniky čosi. Snáď len z chémie toho v projekte nie je až tak veľa.
Nedávno sa ukázalo, že problémom sú zdanlivo jednoduché technické procesy ako zváranie.
Je to tak. Niektoré problémy, ktorým sme čelili, vyplývali z mierky. Riešenie, ktoré je pri určitej mierke funkčné a vyzerá jednoducho, sa pri inej stane veľmi komplikovaným. Napríklad metalurgia nie je technológia, ktorá by bola nezávislá od rozmerov. Ak trebárs robíte kovanie vo veľkej mierke, proces kalenia je odlišný ako pri menšej. Pre isté rozmery je kalenie stabilné, no keď riešite väčšie, v niektorých fázach je už nestabilné. Podobné problémy sa objavujú aj pri zváraní a také „veľké“ zváranie, aké potrebujeme my, je aj časovo veľmi náročné. Najrôznejšie technologické problémy sa ešte len učíme riešiť a učíme sa na vlastných chybách. Nie je to špecifické len pre fúziu, ale pre viaceré oblasti.
V rôznych oblastiach sa musia vyvíjať aj nové technológie. To je však tiež dôvod, prečo je tento projekt taký zaujímavý. Nové technológie sa potom nasadzujú v iných odvetviach.
February 9, 2022, Oxford, England, United Kingdom: A JET Vacuum Vessel with complete metallic ITER-like' wall of beryllium and tungsten. A 24-year-old nuclear-fusion record has crumbled. Scientists at the Joint European Torus (JET) near Oxford, UK, announced on 9 February that they had generated the highest-ever sustained energy from fusing together atoms, more than doubling their own record from experiments performed in 1997. The Joint European Torus tokamak near Oxford, UK, is a test bed for the world's largest fusion experiment, ITER, in France. The experimental Joint European Torus has doubled the record for the amount of energy made from fusing atoms, the process that powers the Sun.,Image: 661098717, License: Rights-managed, Restrictions: , Model Release: no
Podľa Pietra Barabaschiho by sme nemali vytvárať očakávania, že sme s ITER-om kdesi na hraniciach pokroku a že všetko sa v jednom okamihu vyrieši.
Ak hovoríte o metóde pokus-omyl, ide tu skôr o konštrukčné postupy, alebo aj o problémy vo výskume?
Určité časti našej práce rieši, nazval by som to „normálny“ komplexný projektový manažment. To je celkom známa, ustálená kvalifikácia, takíto ľudia sú relatívne dostupní. Aj napriek tomu robíme i v tejto oblasti chyby. Zložitosť totiž pochádza aj z nutnosti spolupracovať nielen naprieč špecializáciami, ale aj naprieč kultúrami a tiež s vládami rôznych štátov.
Treba si uvedomiť, že budujeme riešenia, aké sme doteraz nikdy nebudovali. Ak robíte niečo prvý raz, narážate na prekvapenia. Keď sme s ITER-om začali, boli sme presvedčení, že zďaleka najkomplikovanejšie budú tie časti, ktoré už dnes vlastne máme hotové. Zasekli sme sa na vákuovej komore, čo je však tiež veľmi veľký a zásadný komponent. Tu sme sa oneskorili aj pre regulatórne obmedzenia, ale aj preto, že sme nie celkom dobre odhadli niektoré procesy. Ak by sme to robili ešte raz, urobili by sme to oveľa rýchlejšie.
Poučili sme sa a tiež je veľmi dôležité, že naše zistenia precízne dokumentujeme. Nemôžeme totiž používať bežný školiaci cyklus. Náš výrobný cyklus je príliš pomalý. Kým normálne prijmete nových ľudí a vyškolíte ich, tu len dokumentujete postupy, aby tí, ktorí prídu po vás, mohli zopakovať to, čo ste robili vy, ale bez vašich omylov. Toto tiež patrí medzi naše výzvy.
Zdá sa, že rozdiel medzi teóriou a praxou nie je ostrý, skôr ide o nejaké kontinuum. Navyše má aj rôzne sivé oblasti…
Určite. Musíte stále rozumieť teórii v podmienkach konkrétneho dizajnu. Počas konštrukcie je to veľmi dôležité, umožňuje vám to, aby ste zareagovali na technické problémy, vrátili sa o krok späť a našli riešenie. Vy totiž očakávate, že niečo v praxi dokážete zostrojiť, nadizajnujete si to, a potom napríklad váš dodávateľ nie je schopný zvládnuť to, čo ste mu špecifikovali. Čo urobíte? Musíte byť schopní o trochu modifikovať špecifikácie a na to zasa potrebujete teoreticky rozumieť, prečo boli pôvodne nastavené tak, ako boli. Dlhé roky takýmto spôsobom riešite súvislosti medzi teóriou a konštrukčnými obmedzeniami.
Ak ste hovorili o vládach štátov – koľko vlád, štátov či systémov vlád sa môže takéhoto projektu zúčastniť?
Povedal by som, že takmer každý, s veľmi malým počtom výnimiek. Všetci dokážu významne prispieť. Prakticky každá kultúra, na ktorú si len môžete pomyslieť, je už aj zainteresovaná. Iná je však otázka, ako projekt otvoriť pre ďalších členov. Už sme na pol ceste alebo možno aj o čosi ďalej.
Ako sa to dá vôbec odmerať?
Nie je to maratón, kde viete, aká dlhá trať vás čaká. Je to trochu ako plaviť sa po rozbúrenom mori. Navyše je možné, že tie najväčšie prekážky na vás čakajú na posledných desiatich percentách trate. Ale máme dobrú predstavu o hodnote toho, čo budujeme, a o tom, ako postupovať. V tomto momente je dôraz na tom, aby sme projekt dokončili, a menej na tom, aby sme pridávali členov. Nepotrebujeme zvýšiť počet zúčastnených strán, ak stále napredujeme. V projekte je ich sedem (jednou je Európska únia, pozn. red.). Keď už budeme veľmi blízko a budú sa chcieť pripojiť ďalší, potom to bude možné.
O jadrovej fúzii sa často hovorí ako o definitívnom riešení pre energetiku, klimatickú zmenu a podobne. Ako správne vysvetliť, čo dnes fúzna reakcia pre ľudstvo znamená?
Je dôležité rozumieť tomu, že na ceste k nasadeniu fúzie ako komerčne fungujúceho zdroja energie je ITER len kdesi v polovici a že nie sme veľmi ďaleko na ceste ku komercializácii. Ak použijeme analógiu z histórie letectva, nemôžeme povedať, že ITER je čosi ako lietadlo bratov Wrightovcov. To lietadlo bolo schopné vzlietnuť, ale tiež ešte neznamenalo, že Jumbo Jet bude ekonomicky zmysluplný. Ten prišiel až neskôr a potreboval industrializáciu veľkého počtu technológií. Tie sú v našom prípade ešte dosť nezrelé, takže som veľmi opatrný a nechcem vytvárať očakávania, naznačovať, že by fúzia mohla byť veľkým príspevkom k vyriešeniu globálneho otepľovania v tej podobe, v akej mu čelíme teraz. To sa nestane, aspoň si to myslím. Musíme vyriešiť závislosť od fosílnych palív, nemôžeme ich používať v takom objeme, v akom ich používame dnes. Potrebujeme sa sústrediť na technológie dostupné už dnes, napríklad na obnoviteľné zdroje energie, a nasadzovať ich rýchlejšie a vo väčšej miere. Nemali by sme vytvárať očakávania, že sme s ITER-om kdesi na hraniciach pokroku a že všetko sa v jednom okamihu vyrieši.
Engineers work on a module being assembled at the international nuclear fusion project Iter in Saint-Paul-les-Durance, southern France, on January 5, 2023.,Image: 748000481, License: Rights-managed, Restrictions: , Model Release: no
Plán: 2034 Projekt ITER má od leta nový dátum pre spustenie reaktora: rok 2034.
Často sa zdá, že vďaka AI sa pokrok exponenciálne zrýchľuje. U vás však asi „digitál“ a výpočtová sila až takú veľkú rolu nehrajú, či?
V niektorých oblastiach áno. Machine learning a umelá inteligencia by mohli pomôcť urýchliť pochopenie niektorých podôb termonukleárnej plazmy. Mohli by sme byť povedzme o desať rokov schopní optimalizovať dizajn nukleárnych reaktorov, mohli by sa zefektívniť a možno aj zjednodušiť. To je celkom možné, ale v princípe bude platiť, že potrebujeme budovať veľké stavby a tvoriť veľmi silné magnetické polia. Technológia bude stále čeliť výzvam spôsobeným rozmermi v kombinácii s komplexnými materiálmi, čo znamená, že konštrukcia si bude stále žiadať čas. Životný cyklus projektu zostáva v zásade otázny, ale exponenciálne zrýchlenie by som neočakával. Vždy je tu možnosť, že niekto príde s úplne novým nápadom, to sa nedá vylúčiť, ale v prípade riešenia globálneho otepľovania by som sa na to nespoliehal. To by sme sa posunuli do sveta, v ktorom je prianie otcom myšlienky.
Aký je aktuálne časový harmonogram ITER-u?
Pripravujeme nový plán. Museli sme ho prepracovať, aby bol robustnejší. Na projekte som robil už v deväťdesiatych rokoch, nedávno ma členovia rady požiadali, aby som sa vrátil a pripravil nový plán, ktorý budeme prezentovať čoskoro. (ITER v lete oznámil, že spustenie reaktora sa odkladá na rok 2034 a rozpočet sa zvýši o ďalších 5 miliárd eur, pozn. red.)
Čo sa v poslednom období dialo na stavbe?
Museli sme načas pozastaviť montáž a niektoré komponenty opraviť. V sektoroch vákuovej nádoby sme potrebovali vyriešiť nepresnosti rozmerov a tvarov častí, ktoré sa mali spojiť. Zistili sme, že v podobe, v akej boli, ich spojiť nemôžeme, lebo by to bolo rizikové. V montáži sme sa trochu vrátili a čoskoro začneme zostavovať samotný prstenec, torus. To bude trvať niekoľko rokov. Keď prídete na stavbu, ako je naša, je to trochu ako keď sa potápate. Keď uvidíte takúto montáž, je to 3D zážitok, ktorý sa ťažko opisuje. Ľudia, ktorí sa k nám prídu pozrieť, sú zväčša dosť ohromení.
Chodia na stavbu len experti alebo aj laici? Čo na nich zapôsobí?
Môžu prísť aj laici. Najväčší dojem robí veľkosť komponentov, ktoré sa montujú dokopy. Aj ja, hoci sa v projekte orientujem, mám vždy, keď prídem do montážnej haly, skutočný zážitok, a to sa snažím do haly chodiť každý deň, keď som na mieste.
Možno si to predstaviť, ako keby sme navštívili stavbu pyramíd v čase, keď ešte nestáli?
Na pyramídach je skutočne ťažké predstaviť si, ako ich stavali. Vidieť, ako sa niečo také stavia, je zväčša zaujímavejšie, ako keď vidíte konečný výsledok.
Dá sa ten konečný produkt ITER-u nazvať prototypom?
Áno.
Čo príde potom?
Dlhý zoznam neistôt. Je to prototyp, ale prototyp s veľmi veľkým posunom oproti tomu predchádzajúcemu. Nie je to malý krok, a keď robíte veľké kroky, čaká vás veľa prekvapení. Možno aj pozitívnych, ale niektoré iste pozitívne nebudú. Pri mnohých problémoch sa dá odhadnúť, že asi nastanú, ale sú aj také, ktoré sa jednoducho prihodia. Keď sa ma teda niekto pýta, kedy tá fúzia už bude prakticky škálovateľná na takú úroveň, že bude mať skutočný dopad – isto aj vy máte túto otázku nachystanú –, moja odpoveď vždy znie: neviem. Niektoré veci viem a niektoré napriek tomu, že sa v oblasti orientujem, alebo práve preto, neviem. Čím viac viem, tým viac viem, že nič neviem.
Čo sú najväčšie problémy, o ktorých viete? Dajú sa popísať štandardnými konceptmi ako sourcing, just in time či logistika?
Všetko sú to masívne výzvy. Po prvé, v ITER-i je veľmi málo vecí, po ktoré si môžete len tak „zájsť na trh a nakúpiť“. Musíte obstarávať, nájsť niekoho, kto by potrebné komponenty mal vedieť vyrobiť. Aj tie skrutky a matice, ktoré používame, sú dosť „exotické“. Sourcing je veľmi veľký problém. Logistika takisto, je to naozaj komplexná výzva. Opäť často pre veľkú mierku; máme aj komponenty, ktoré vážia stovky aj tisícky ton a ktoré sa prepravujú po diaľniciach. Niektoré sa prepravujú z prístavu celé dni, v niektorých prípadoch sa musia z toho dôvodu demontovať aj mosty. Logistika „on site“ je veľmi náročná.
Aký je váš osobný cieľ v projekte? Čo dúfate, že dosiahnete?
V čo dúfam? Mám cieľ, som projektový manažér, vedec a inžinier. Chcel by som tento projekt dokončiť. Nie je to o nádeji. Ak by som sa prichytil pri tom, že mám nádej, tak sa musím uštipnúť a vrátiť sa do reality. Moje očakávania a ciele sú, že sa bude dariť definovať výzvy a riziká a pripraviť sa na ne. To je bežná prax projektového manažéra. Prekonať problémy je zase práca pre inžinierov. Je to náročné, ale dá sa to urobiť. To je môj pohľad.
