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!