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