Řez tokamakem SPARC (kredit CFS)

Na veletrhu CES 2026 oznámila společnost Commonwealth Fusion Systems (CFS), že nainstalovala první magnetickou cívku toroidálního pole tokamaku SPARC navinutou z vysokoteplotního supravodiče YBCO (Yttrium Barium Copper Oxide, YBa2Cu3O7−x). Vysokoteplotní supravodiče mají oproti nízkoteplotním supravodičům zásadní výhodu, kterou je vyšší kritické magnetické pole. Jejich použití proto umožní vytvořit v tokamaku vyšší magnetické pole, udržet vyšší hustotu paliva a splnit Lawsonovo kritérium. Cílem projektu SPARC je dosáhnout zesílení reaktoru větší než dva, ideálně až Q = 11. Přestože bude SPARC mnohem menší než mezinárodní reaktor ITER budovaný v jižní Francii, jeho zesílení bude podobné, jako bude mít ITER (Q = 10).

Tokamak SPARC (Smallest Possible Affordable Robust Compact) bude první tokamak na světě, jehož magnetické cívky budou vyrobené z vysokoteplotních supravodičů. Jde o soukromé výzkumné zařízení společnosti CFS, která vznikla v roce 2018 jako spin-off Massachusettského Technologického Institutu (MIT), od kterého získala špičkový tým vědců se zkušenostmi z provozu tokamaku s vysokým magnetickým polem Alcator C-Mod. Tokamak se nachází v Devens nedaleko Bostonu. Na výstavbu tokamaku CFS dosud získala podporu ve výši 3 miliard dolarů. Více než dvě miliardy dolarů do výzkumu vložil technologický fond Billa Gatese Breakthrough Energy Ventures a necelou miliardu do projektu vložila Nvidia. Spuštění tokamaku je naplánováno na příští rok.

Stoh palačinek (kredit CFS)

Výroba a testování dalších 17 cívek toroidálního pole je v plném proudu. Každá z těchto cívek váží 24 tun a ve své ose vytvoří magnetické pole 12,2 T, přičemž maximální magnetické pole dosáhne 20 T. Pro srovnání, ITER bude mít v ose cívek, které jsou vyrobené z nízkoteplotních supravodičů, magnetické pole pouze 5,3 T. Přestože je kritická teplota použitého supravodiče 93 K, magnetické cívky budou chlazeny na teplotu 20 K. Se snižováním teploty totiž roste kritický proud supravodiče a cívky mohou generovat vyšší pole.

Supravodiče REBCO, mezi které YBCO patří, mají keramický charakter, nejde o kovy, a s tím souvisejí obtíže při jejich aplikaci. Rovné vedení bez spojů lze realizovat celkem snadno, avšak navíjení magnetických cívek naráží na výrazná omezení při ohybu supravodivých pásků a především při jejich spojování. Keramické pásky nelze svařovat nebo pájet a spoj přitom musí být supravodivý. Právě tyto aplikační problémy technologové CFS jako první na světě úspěšně vyřešili.

Zkompletovaná cívka toroidálního pole (kredit CFS)

O konstrukci cívek byly zveřejněny jen dílčí informace. YBCO pásky jsou navinuty do spirálovitých drážek v ploché ocelové desce nazývané pancake (palačinka), přičemž mezi supravodivými pásky a deskou ani mezi pásky navzájem není elektrická izolace. Při provozních teplotách 20 K elektrický proud přirozeně proudí supravodičem a ignoruje okolní vodiče díky nulovému elektrickému odporu pásku, takže jejich izolace není potřeba. Každá cívka toroidálního pole je tvořena stohem 16 palačinek.

SPARC ověří funkčnost vysokoteplotních supravodičů typu YBCO, aplikačního řešení a souvisejících technologií v podmínkách fúzního reaktoru s významným fúzním výkonem. Díky vysokému magnetickému poli umožní vysokoteplotní supravodiče splnit Lawsonovo kritérium v mnohem menším reaktoru, než je reaktor ITER. ITER bude mít průměr 30 m, výšku 30 m a hmotnost 23 000 tun, zatímco SPARC bude mít průměr jen 7 m, výšku 10 m a hmotnost 1 000 tun. Fúzní výkon bude ale menší, ITER bude mít výkon 500 MW, SPARC jen 140 MW. SPARC bude také pracovat jen v krátkých pulzech o délce 10 sekund, zatímco ITER dosáhne délky pulzů až 50 minut.

Otestované technologie budou použity při výstavbě fúzní elektrárny ARC a dalších prototypů fúzních elektráren. Například americká společnost Type One Energy již uzavřela s CFS smlouvu o poskytnutí licence na výrobu magnetických cívek pro svůj stelarátor. CFS plánuje rozšířit divizi v okrese Chesterfield ve Virginii, kde získala stavební povolení pro svoji první elektrárnu, a již podepsala smlouvu se společnostmi Google a ENI o odběru fúzní elektřiny z elektrárny v rozsahu několika miliard dolarů.

Osazování první cívky toroidálního pole

Přednáška o soukromých konceptech fúzních reaktorů:

Všeobecná přednáška o fúzi