Jan Mlynář, Ústav fyziky plazmatu AV ČR, v. v. i.

Exkurze U3V MFF UK, 2. listopadu 2009

Obsah přednášky

Termojaderná fúze je zdrojem energie hvězd - včetně našeho Slunce.

Termojaderná fúze

Fúze je proces spalování, nikoli řetězová reakce, čili neexistuje něco jako „kritická hmotnost“

Nicméně, podmínky nutné k zapálení fúze jsou velmi náročné.

Sir Arthur S Eddington (1920):

« If, indeed, the sub-atomic energy in the stars is being freely used to maintain their great furnaces, it seems to bring a little nearer to fulfilment our dream of controlling this latent power for the well-being of the human race – or for its suicide. »

John D. Lawson (1955):

« It is seen that for a useful reactor T must exceed 108 degrees and nt must exceed 1016. These conditions are very severe. Conditions for a T-D-Li reactor (...) are easier though still severe. The corresponding values of temperature and nt are T=3x107 degrees, nt=1014. »

Slova, která zaslouží slávu

Inerciální udržení – mikrovýbuchy

Zapálení pomocí laserů, v budoucnosti snad i pomocí svazků částic

Fyzikální plazma je čtvrté Fyzikální plazma je čtvrté skupenství hmotyskupenství hmoty

Pokud mají částice plynu dost energie, Pokud mají částice plynu dost energie, rozdělí se na ionty a elektrony – pak rozdělí se na ionty a elektrony – pak mluvíme o plazmatu. mluvíme o plazmatu.

Při vysokých teplotách mají částice vysoké Při vysokých teplotách mají částice vysoké rychlosti, takže mají i hodně energie.rychlosti, takže mají i hodně energie.

Nabité částice reagují na elektrické a Nabité částice reagují na elektrické a magnetické pole – a zároveň je magnetické pole – a zároveň je spoluvytvářejí.spoluvytvářejí.

Co to je plazma ?

Plazma bez magnetického pole

Magnetické udržení – možné i kontinuálně

Plazma v magnetickém poli

Příklad konfigurace mg. pole - stelarátor

Cívky Wendelstein 7-XGreifswald, Germany60 000 000°C3 T (okolo 2014)

1998 LHD NIFS, Japansupravodivé cívky – 4 T

Tokamak - nejlépe izoluje teplo

Primární vinutí transformátoruPoloidální magnetické pole

Vnější cívky poloidálního pole

Výsledné šroubovicové mg. pole

Elektrický proud v plazmatu (sekundár) Toroidální magnetické pole

Cívky toroid. pole

Tokamak CASTOR – jeden z prvních

CASTOR se dne 18. prosince 2008 převezl na FJFI do Břehové,kde by měl časem fungovat pro studenty nového zaměření „Fyzika a technika termojaderné fúze“ (a nejen pro ně)

http://fttf.fjfi.cvut.cz/?p=aktualne

Nástupce: Tokamak COMPASS

17. září 2007, Culham

20. října 2007, Praha

15 m

Společný evropský tokamak JET

Robot dálkově řízené údržby

oblast divertoru

#60753

JET: Vakuová nádoba a plazma

Tokamak ITER: Rozhodující technický experiment

Cílem ITER je předvést integrovaný fyzikálně-technický systém ve velikosti budoucího reaktoru, aby se prokázala technická proveditelnost fúze jako energetického zdroje.

ITER je dvakrát větší než JET a navíc plně supravodivý.

Náklady na stavbu ~ 5 miliard Euro.

7 partnerů: EU, Japonsko, Ruská federace, USA, Čína, Jižní Korea a Indie.

ITER bude stát v Cadarache, nedaleko Aix-en-Provence, Francie. První plazma jeplánováno na rok 2016.

CO

MP

AS

S

Proč potřebujeme experimenty?

Plazma je nelineární obtížné předpovědi

Proč potřebujeme velké experimenty?

Proč potřebujeme malé experimenty?

Vize fúzní elektrárny