dnes je neděle 17. prosince 2017, svátek má Daniel  11:10  
    Encyklopedie Energie  -> Výklad
        
     Rozšířené hledání
     Menu
  Encyklopedie Energie
    Výklad
    Slovník
    Pokusy
    O encyklopedii
    RAO
    Schémata Elektráren
  Bheliom
  Objednávka

ŘÍZENÁ TERMONUKLEÁRNÍ SYNTÉZA

Zásadní převrat ve využívání jaderné energie by měl přijít až s příchodem na řízenou jadernou syntézu (místo slova "jaderná" se používá též "nukleární", místo "syntéza" lze říci "slučování" či "fúze"). Jak název napovídá, energie jaderných sil by byla uvolňována nikoli řízeným štěpením velmi těžkých jader, nýbrž řízeným slučováním jader velmi lehkých. Jaderná syntéza je zdrojem z lidského hlediska nevyčerpatelné sily hvězd. Při pokusných explozích vodíkových pum se prokázalo, že je takto možné uvolňovat nepřeberné množství energie i uměle. Proč ale dosud nestojí reaktor, ve kterém by probíhala řízená jaderná syntéza?
Zde naleznete podrobnou odpověď. Připomeňme jen, že základní podmínkou ke zvládnutí řízené jaderné syntézy je dosažení extrémně vysokých teplot.

Princip tokamaku: vodíkový plyn tvoří
v sekundárním obvodu obřího transformátoru smyčku nakrátko. Tak je v plynu indukován obrovský elektrický proud, který jej zahřívá
na extrémní teploty. Při těch jsou atomy vodíku roztrhány na volné elektrony a volná jádra - vzniká tzv. vodíkové plazma. Cívky vytvářejí silné magnetické pole, spolehlivě izolující vodíkové plazma od chladné konstrukce. Plazma může být navíc přihříváno elektromagnetickým vlněním
ze silných vysílačů a rychlými atomy vodíku
z urychlovačů.


Proto se projektovaným reaktorům na jaderné slučování říká zpravidla "termonukleární reaktory" a reakci, která v nich bude probíhat, "termonukleární syntéza". A právě udržení tak vysokých teplot představuje pro vědce větší oříšek, než se dříve předpokládalo.
Z celé řady experimentálních zařízení, na kterých se krok za krokem zkoumá chování hmoty při extrémních teplotách a ověřují se technologie pro budoucí termonukleární reaktory, zatím nejlepších parametrů dosahují zařízení zvaná tokamak. Dva velké tokamaky evropský JET ve Velké Británii a TFTR v USA si již troufly i na experimenty s palivem budoucích termonukleárních reaktorů, kterým je směs deuteria a tritia (tj. vodíkových jader s jedním a se dvěma neutrony). Na tokamaku JET se podařilo v roce 1991 uvolnit jaderným slučováním po dobu dvou sekund výkon 1,7 MW, na tokamaku TFTR v roce 1993 dokonce výkon 9 MW. V obou případech je to ovšem podstatně méně, než jaký byl vlastní odběr energie při experimentu. Skutečné "zapálení"jaderné syntézy je ještě daleko. Nestačí totiž jen vyrovnat energetický zisk z jaderných reakcí s vlastním odběrem zařízení.

Pohled do komory tokamaku JET, ve které v roce 1991 poprvé proběhla v měřitelném rozsahu řízená termonukleární syntéza.

Výkon jaderné reakce musí pokrýt i ztráty dané únikem neutronů a záření z objemu, ve kterém má jaderná syntéza "hořet". O ztráty jde však jen z hlediska reaktoru, z hlediska obsluhy půjde o energii využitelnou k výrobě elektrické energie či technologického tepla, k likvidaci jaderných i chemických odpadů atp.
Termonukleární syntéza má oproti jiným velkým zdrojům energie obrovské výhody. Jde o inherentně (tj. z vlastního principu) zcela bezpečný projekt podobně jako u ADTT, stačí vypnout přívod proudu např. do cívek formujících magnetické pole a reakce okamžitě vyhasne. Za druhé, Země má (podobně jako hvězdy) pro jadernou syntézu prakticky nevyčerpatelné množství paliva. A za třetí, výstupem jaderných reakcí je neaktivní helium, nevzniká tedy vysokoaktivní odpad. Hlavní překážkou v realizaci je technologická náročnost, a tedy cena. Demonstrační termonukleární reaktor ITER, jehož projekt je již téměř hotový, bude stát mnoho miliard dolarů a vzhledem k obrovskému namáhání materiálu zřejmě vydrží jen několik let experimentálního provozu.

Tokamak JET v Culhamu u Oxfordu - společný experiment Evropského společenství.

Výzkum jaderné syntézy, podobně jako výzkum v oblasti jaderného štěpení, je v současné době v rozvinutých zemích velmi omezen. Štafetu pomalu přebírá chudší a dravější Asie. Možná právě tam nalezneme v příštím století špičky jaderného výzkumu. Bohaté země budou zatím užívat zdroje klasické energie, k čemuž je nepřímo tlačí i protijaderné organizace a hnutí. Zapomínáme tak na naše potomky, kteří by plyn, ropu i uhlí jistě raději využili k efektivní chemické výrobě než k primitivnímu, atmosféru zamořujícímu spalování. Nicméně, pokud nenastane nečekaný zlom v možnostech využití obnovitelných zdrojů, nemá v budoucnosti jaderná energetika alternativu ani pro bohaté. Už jen tím si zaslouží naši pozornost a velké investice do výzkumu.




simopt@simopt.cz
    Zajímavé odkazy Reklama na energyWebu    
    Počítadlo přístupů
   
12421802

Creative Commons License
energyWeb is licensed under a Creative Commons Attribution-Noncommercial-No Derivative Works 3.0 Unported License.
Based on a work at http://www.energyweb.cz. Permissions beyond the scope of this license may be available at www.energyweb.cz.