ITER

Vanja Veruševski II-7

Šta su nuklearne reakcije?To su one reakcije u kojima ucestvuju jezgra

atoma. Postoje dva tipa nuklearnih reakcija: fisija fuzija.

Pre ITER-a: -nuklearne reakcije-

Šta je fisija? Fisija je nuklearni proces u kome se teško

jezgro razdvaja na dva manja jezgra.

Fisija

Fuzija je nuklearni proces u kome se dva laka jezgra kombinuju da bi se stvorilo jedno, teže jezgro.

Primer fuzije, koji je veoma važan za termonuklearno oružje i u budućnosti za nuklearne reaktore, je reakcija između dva različita vodonikova izotopa da bi se stvorio izotop helijuma:

Fuzija (termonuklearne reakcije)

Ova reakcija oslobađa količinu energije koja je više od milion puta veća od one koja se dobija običnom hemijskom reakcijom.

Takva velika količina energije se u procesu fuzije oslobađa kada se dva laka jezgra spoje. Pri tom spajanju nastaje jezgro čija je masa manja od zbira masa početnih jezgara.

Fuzija je proces koji se dešava na zvezdama, kao što je Sunce.

Za ostvarivanje nuklearne fuzije neophodno je da jezgra imaju tako veliku brzinu (energiju) da mogu savladati odbojne elektrčne sile.

Primerom obrazovanja helijumovih jezgara sintezom deuterijuma i tricijuma uz oslobađanje neutrona:

1D2 + 1T3 2He4 + 0n1

Visoka temperatura ~ 108 K

zbog savladavanja odbojne sile između pozitivnih jezgara

na ovim temperaturama, svi atomi su jonizovani, sistem se sastoji od jezgara i elektrona – plazma.

Gustina jona plazme, n

broj jona u plazmi mora biti visok kako bi što češće dolazilo do sudara jona (veća gustina jona - veći broj pokušaja fuzije), n=2-3x1020 iona/m3.

Plazma “confinement time”,

vremenski interval unutar kojeg su joni plazme na temperaturi koja osigurava fuziju, =1,2 s.

Uslovi za fuziju na Zemlji

ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor) je međunarodni istraživački i inženjerski projekat iz oblasti nuklearne fuzije, koji trenutno gradi svetski najveći i najnapredniji eksperimentalni nuklearni fuzioni reaktor u mestu Cadarache na jugu Francuske.

Cilj ITER projekta je da napravi dugo čekani prelaz od eksperimentalnih studija iz plazma fizike, do električnih centrala punog proizvodnog kapaciteta, na fuzioni pogon.

ITER

ITER fuzioni reaktor je dizajniran da proizvodi 500 megavata izlazne snage sa 50 megavata ulazne snage, odnosno da proizvede 10 puta više energije, nego što je potrošio. Za ovu mašinu se očekuje da pokaže princip dobijanja više energije iz fuzionog procesa, nego što je u procesu utrošeno za pokretanje.

Naučnici tragaju za plazmom. Potreban je materijal koji ce svu količinu

energije zadržati. Rešenje je bilo da se napravi magnetno

polje torusnog oblika koje bi sprečilo bežanje plazme iz procesa.

Prvi ovakav uređaj "TOKAMAK" napravljen je u Rusiji,ali nije proizveo He.

Šta se radi u ITER-u?

Tokamak je sprava za proizvodnju toroidalnog magnetnog polja za razgraničenje plazme.

fuzioni reaktor sastoji se od dva magnetna polja koja daju

rezultantno polje u kojem se kreće plazma

Sta je TOKAMAK?

jonizovan gas koji se zbog jedinstvenih osobina smatra posebnim agregatnim stanjem materije

Plazma – provodi elektricitet

◦Ako je stavimo u magnetno polje, u njoj će se inducirati struja koja će nastojati poništiti spoljasnje magnetno polje.

Plazma

U D-T fuziji nastaju jezgra helijuma (alfa čestica i neutron). Alfa čestica nosi 20% a neutron 80% energije oslobođene u jednoj

fuziji. Alfa čestice se zbog naboja brzo apsorbiuju u plazmi i tako povećavaju

temperaturu plazme. Neutroni, jer su elektro neutralni, prolaze kroz plazmu, pa se moraju

apsorbiovati izvan plazme u pogodnom materijalu u kojem će se kinetička energija neutrona transformisati u unutrašnju energiju tj. povećati temperaturu materijala koji okružuje plazmu.

Pogodan materijal za apsorpciju neutrona je tečni litijum. Tečni litijum je fluid koji struji i prenosi toplotu iz područja fuzionog

reaktora do parne turbine koja toplotnu energiju pretvara u mehaničku rotacionu energiju generatora a koji onda tu energiju rotacije pretvara u električnu energiju.

Dizajn fuzione elektrane

Hvala na pažnji!Pitanja?