Fúzny reaktor

Jadrová fúzia je proces opačný k jadrovému rozpadu. Dve ľahšie jadrá sa spoja a dohromady vytvoria jedno väčšie. Táto reakcia je exotermická pre prvky ľahšie než železo (od železa vyššie je naopak energeticky výhodné štiepenie jadra). Naše Slnko je obrovským reaktorom, ktorý z vodíka produkuje takouto cestou hélium a ťažšie prvky. Prečo sa teda ešte na Zemi nepoužíva ?

Písmo: A- | A+
Diskusia  (8)
Schéma reaktoru JET. Na obrázku vidíme toroidálny tvar a veľkosť v porovnaní s človekom.
Schéma reaktoru JET. Na obrázku vidíme toroidálny tvar a veľkosť v porovnaní s človekom. (zdroj: Zdroj: http://www.jet.efda.org/)

Odpoveď je jednoduchá - zatiaľ sme nezvládli vyrobiť reaktor, ktorý by to dokázal. Aj keď nekontrolovaná fúzia je známa v podobe vodíkovej bomby už 50 rokov, zariadenie na výrobu energie ešte nemáme. Najbližšie k tomuto cieľu sa zatiaľ principiálne dostal TOKAMAK (z ruštiny TOroidaľnaja KAmera s AKsiaľnym magnitnim polem) - ktorý je taktiež známy už 50 rokov. V čom je teda problém ?

Fúzna reakcia potrebuje pre svoj priebeh obrovskú energiu. Obe ľahké jadrá sú kladne nabité a dostať ich k sebe tak blízko, aby sa mohli zlúčiť, je možné len ak im udelíme vysokú rýchlosť (tj. ich poriadne zahrejeme). V skutočnosti musia mať teplotu stoviek miliónov stupňov celzia. Takúto teplotu neznesie žiaden materiál, preto musí byť "horiace" palivo oddelené od stien zariadenia vákuom. Naštastie látky pri týchto teplotách sú už v stave plazmy, to znamená, že sú úplne ionizované. Preto je možné na ich izoláciu použiť magnetické pole, ktoré udrží palivo v bezpečnej vzdialenosti od stien.

SkryťVypnúť reklamu
SkryťVypnúť reklamu
SkryťVypnúť reklamu
Článok pokračuje pod video reklamou
SkryťVypnúť reklamu
Článok pokračuje pod video reklamou

Na ohrievanie paliva existujú viaceré finty - palivo sa ohrieva transformátorovým efektom (dodáva sa energia do primárnej cievky a samotné palivo v reaktore je sekundárnou cievkou), ohrieva sa vysokofrekvenčným rádiovým vlnením, alebo injektovanými iónmi. Po naštartovaní reakcie sa samozrejme začne palivo zahrievať aj energiou uvoľnenou vo fúznej reakcii. Aby sa reakcia udržala, musí byť hustota atómov v reaktore pomerne veľká - o komprimáciu plazmy sa stará rovnaké magnetické pole ako to, ktoré ju oddeľuje od stien. Navyše všetky nečistoty reakciu brzdia. A bohužiaľ, medzi nečistoty sa počítajú aj produkty reakcie.

SkryťVypnúť reklamu

Na produkciu energie by bola použitá reakcia deutéria (vodík, ktorý má jeden neutrón) a trícia (vodík s dvoma neutrónmi). Deutérium sa nachádza vo vode (v 500 hektolitroch vody je asi 1kg deutéria), trícium by sa muselo vyrábať z lítia. Produktom reakcie je čisté hélium, neutrón a plno energie. Časť tejto energie sa samozrejme použije na udržanie reakcie, väčšia časť ale bude zahrievať výmenníky a tvoriť energetický zisk.

V akom stave sa momentálne nachádza táto technológia ? Najväčší tokamak na svete stojí vo Veľkej Británii, je však prevádzkovaný v pulznom režime. JET dokáže na jeden pulz vyrobiť až 22 MJ energie a podarilo sa mu dosiahnuť 65% výťažnosť (pomer vyprodukovanej/vstupnej energie). Stále ale nie je vyriešený problém prísunu čerstvého paliva a odoberania produktov počas behu reakcie - základný predpoklad pre kontinuálny (a energeticky veľmi výhodný) režim. Ďalším problémom je otázka tienenia pred vysokoenergetickými neutrónmi.

SkryťVypnúť reklamu

Záludnosť tokamaku je v tom, že prognostici pred 30 rokmi tvrdili, že o 30 rokov budú fúzne reaktory hotovou technológiou. Dnes tvrdia to isté. Budúcnosť tejto technológie sa dnes vkladá do projektu ITER - stavby najväčšieho tokamaku na svete s nadnárodnou účasťou EU, Japonska, Číny, USA, Ruska a Kórei. Nanešťastie, aj v tejto oblasti funguje politika a preto všetky odborné problémy ustúpili problému najväčšiemu - či postaviť ITER v Japonsku, alebo Francúzsku ...

Slavomír Nemšák

Slavomír Nemšák

Bloger 
  • Počet článkov:  68
  •  | 
  • Páči sa:  1x

Opäť raz stratený v preklade. Zoznam autorových rubrík:  Zo života v JaponskuCestovanie po JaponskuCestovanieVeda a školstvoSúkromneNezaradené

Prémioví blogeri

Marcel Rebro

Marcel Rebro

141 článkov
Roman Kebísek

Roman Kebísek

105 článkov
INESS

INESS

108 článkov
Milota Sidorová

Milota Sidorová

5 článkov
Zmudri.sk

Zmudri.sk

3 články
reklama
reklama
SkryťZatvoriť reklamu