termojaderná fúze dnes a zítra - fccpublic.cz filefuznÍ elektrÁrna. tokamak - zdroj energie...
TRANSCRIPT
Termojaderná fúze dnes a zítra
Milan Řípa
FOSILNÍ ZDROJE ENERGIE
ÚSPORY
OBNOVITELNÉ ZDROJE ENERGIE
JADERNÁ ENERGIE
BUDOUCNOST?! MIX VŠECH MOŽNOSTÍ!
Rozdíl mezi „fission“ a „fusion“
ROZDÍĹ• Štěpný reaktor:
desetitisíce tun paliva řetězová reakce
Fuzní reaktor:palivo – zlomky gramůnení řetězová reakce
Fúze = slučování jader
• Fuzní reakce s nejnižší zápalnou teplotou
D + T ⇒ jádro helia (3,56 MeV) + neutron (14,03 MeV)
Řízená termojaderná fúze
• Nevyčerpatelné zdroje surovin• Přátelská k životnímu prostředí• Jaderně bezpečná• Vojensky nezneužitelná
Od výbojky k tokamaku
1928 I. Langmuir 1952
L.Spitzer
1996 Joint EuropeanTorus
PLAZMA = VÝBOJE V PLYNECH
Fuzní reaktor
SLUNCE TOKAMAK
TERMONUKLEÁRNÍ FÚZE
60 roků tvrdé práce
SLUNCE NA ZEMI
Fuzní reaktor
PRINCIP TOKAMAKU
Největš
í teplotní g
radien
t ve
vesm
íru!
Teplota
10x v
ětší n
ežv n
itru Slunce
!
Největšítokamak světa
Evropský JET (Joint European Torus)
Culham u Oxfordu, SK
Mezinárodní tokamak - ITER
Evropská unieRuskoUSAČínaJaponskoJižní KoreaIndie
Cca 12 miliard €
500 MW fúzních > příkon 50 MW, 1000 s puls; plasma 2019, fuze 2026
Vhodnost fúze pro výrobu energie z hlediska fyziky a zejména technologie.
Platforma pro ITER, vizualizace projektu
Cadarache, 100 km od Marseile
Zahájení stavby 1.ledna 2007
TOKAMAK ITER „magnetické udržení“
18 cívek toroidálního pole: 6450 t, 12 T, 41 GJ:izolace plazmatu od stěn vakuové nídoby
Centrální solenoid,6 nezávislých modulů, Nb3Sn,13Tesel, délka 6,1km,výška 13m,Φ2,1/1,3m: primár transformátoru budí proud v plazmatu
6 cívek poloidálního pole: tvar a stabilita plazmatu
korekční cívky, cívky uvnitř vakuové komory:2 cívky vertikální stability,27 ELMs cívek
Stavba tokamaku ITER
• 1992 Engineering Design Acitities – 7 modelů (cívky,komora,dálkové ovládání..)
• 2007 – ITER organization založena + 7 ITER Domestic Agencies (každý partner); zahájeny pozemní práce
• 2011 březen - celkem 130 Procurement Arranegements; 52 PAs podepsáno, to je 40 %
Kokosy a ITERSlupky kokosových ořechů -Indonesie 2002 -vyhodnoceny jako nejúčinějšíkrycí materiál kryopanelůvakuových pump v tokamaku ITER.
E=mc2 – HMOTNOSTNÍ ÚBYTEK PŘI JAKÉKOLI REAKCI = ENERGIE
elektron.obal – chemie
štěpení jádra
gravitační
PLAZMA-TERMOJADERNÁ FÚZE
inerciální udržení
stelarátory + 100 dalších nádob
CASTOR, COMPASS, JET, ITER
107x více E: jádro - fyzika
5x více E: slučování jader
urychlovače teplo
magnetické udržení
tokamaky
FYZIKA
TECHNOLOGIE DEMOTERMOJADERNÁ ELEKTRÁRNA
Od 1977 do 2007 z Moskvy
Od 2007 z Culhamu
Tokamaci v PrazeNa východ od ráje jediný tokamak (kroměSSSR)!!!
Pod jménem GOLEM vyučuje na Fakultě jadernéa fyzikálněinženýrské v Praze
Srovnání vybraných tokamakůPrůřezy vakuových komor
Česko
Německo
Evropskáunie
Mezinárodní
Osa rotace
DEMOnstrační a komerčníelektrárna
Tokamak (fúze) Objem [m3] Výkon [MW]JET (1997) 80 16ITER (2026) 800 500DEMO (?) 1000-3500 2000-4000
DEMO
2040?
FUZNÍ ELEKTRÁRNA
TOKAMAK - ZDROJ ENERGIETepelná izolace plazmatu =
(a) objemem plazmatu nebo/a (b) magnetickým polem
(a) ITER 830 m3 = 10x JET 80 m3
(b) ITER 5 T = 1/3 IGNITOR 13 T
Projekt Italie a Ruska!
TOKAMAK - ZDROJ NEUTRONÚ• Netřeba energeticky ziskové zařízení! • Testování materiálů pro fúzi, likvidace odpadu štěpných
reaktorů, izotopy pro medicínu, výroba vodíku• Hybridní reaktor – Un.of Texas, General Atomic,
Princeton Plasma Physics Lab., Moskva, Japonsko a další
• Kompaktní tokamak - Tokamak Solution
Koule
Hybrid
Poděkování
Kolegovi RNDr Janu Mlynářovi, PhD za stránku č. 12 a ITER organization za většinu fotografií.
• PŘÍTOMNÝM ZA POZORNOST!