Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Termonukleární fúze Jitka Brabcová a Zdeněk Vondráček.

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "Termonukleární fúze Jitka Brabcová a Zdeněk Vondráček."— Transkript prezentace:

1 Termonukleární fúze Jitka Brabcová a Zdeněk Vondráček

2 Termonukleární fúze Dobrý den, v dnešní přednášce budeme prezentovat základy termonukleární fúze, zařízení pro termonukleární fúzi a zaměříme se na některé aspekty termonukleární fúze ve hvězdách.

3 Termonukleární fúze ● Obecný přehled ● Metody udržení paliva ● Sonoluminiscence ● Důležité reakce ● Lawsonovo kritérium ● Tokamak, Stellarator

4 Obecný přehled TF ● TF “lehkých” prvků uvolňuje obrovské množství energie ● Jedná se tedy o exotermickou reakci (Slunce) ● U “těžkých” prvků jde o endotermickou reakci (Supernova)

5 Obecný přehled TF ● Množství energie uvolněné při TF je větší něž u chemických reakcí ● Například ionizační energie získaná přidáním elektronu do jádra vodíku je 13.6 eV zatím co energie uvolněná při D-T reakci je 17 MeV

6 Způsob udržení paliva ● Gravitační  Jedna z metod splňující Lawsonovo kritérium, vyžaduje však velké množství hmoty (Slunce) ● Magnetická  Plazma je velice dobrým vodičem, proto je zde možnost tzv. mirror nebo toroidal confinement (Tokamak) ● Inerciální  Např. Vodíková bomba, nebo kontrolovaná TF za pomocí laserového, iontového nebo elektronového paprsku nebo Z-pinche

7 Z-Pinch ● Způsob udržení plazmy využívající procházejícího proudu v plazmě k vytvoření magnetické pole které ji stlačí ● Z-pinch v Sandia National laboratories

8

9 Druhy Termojaderné fúze ● Studená fúze  Také se označuje jako mezony katalyzovaná fúze  Sonoluminiscence  Fransworth-Hirsch fusor  Antihmotou inicializovaná fúze  Pyroelektrická fúze ● Horká fúze  Jinak také “klasická” TF za extrémních teplot a obřích tlaků

10 Sonoluminiscence ● Projevuje se v kapalinách ● Kapalina bombardovaná neutrony (14.3 MeV) vytváří bublinky o průměru 100 nm až 1 mm ● Následným vysláním zvukových vln (19.3 kHz) je vyvolána kavitace spolu se světelným efektem a zvýšením teploty v bublince až K

11 Sonoluminiscence

12 Důležité reakce ● Astrofyzikální reakční vazby ● Kritéria a kandidáti pro pozemní reakci

13 Astrofyzikální vazby ● Nejdůležitějším fúzním procesem v přírodě je ve Slunci ● Ve hvězdách velikosti Slunce a menší je obvykle proton-protonová vazba ● V těžších hvězdách je obvyklejší tzv. CNO cyklus

14 Proton-Protonová vazba

15

16 ● Jedná se o fúzi 4 protonů při které znikne jedna α částice a uvolní se 2 pozitrony a 2 neutrina + E

17 CNO cyklus ● Carbon – Nitrogen – Oxygen (Bethe- Weizsäckerův) cyklus ● 2C + 1H → 13N + γ MeV ● 13N → 13C + e+ + νe MeV ● 13C + 1H → 14N + γ MeV ● 14N + 1H → 15O + γ MeV ● 15O → 15N + e+ + νe MeV ● 15N + 1H → 12C + 4He MeV

18 CNO cyklus

19 Kritéria a kandidáti pro pozemni reakci ● Musí být exotermická ● Musí obsahovat nízké nukleonové číslo ● Musí mít 2 reaktanty ● Musí mít 2 a více produktů ● Musí udržovat protony a neutrony

20 Lawsonovo kritérium ● Jedná se o obecné hodnocení systémů definující podmínky které je potřeba ve fúzním reaktoru navozenít k zažehnutí termonukleární fúze ● Přesné znění je volně k nahlédnutí na : yop/dec05-aere-gpr1807.pdf

21 Tokamak ● Původně ruský vynález ● “тороидальная камера в магнитных катушках” ● “toroidal'naya kamera v magnitnykh katushkakh” ● Toroidní komora v magnetických cívkách ● Sestrojen 1950 Igor Yevgenyevich Tamm a Andrei Sakharov

22 Tokamak

23 Tokamak - ITER

24 Tokamak vlastnosti ● Charakteristický svou rotační simetrií ● Ionty a elektrony jsou udržovány v centru rotující rozžhavené plasmy ● Operační teplota v plazmy bývá v tokamacích okolo ºC

25 Tokamak

26 Stellarator ● Zařízení pro udržení horké plazmy magnetickým polem za účelem řízené TF ● Magnetické pole je generováno výhradně vnějšímy cívkami ● Byl vynalezen Lymanem Spytzerem v roce 1951

27 Stellarator

28 Stellarator - konfigurace ● Torsatron  Stellarator s nakonfigurovanými souvislými šroubovitými cívkami ● Heliotron  Konfigurace využívající spirálovitou cívku udržující plazmu spolu s cívkami poloidálního pole, cívky toroidálního pole mohou být použity k ovládání magnetických povrchových vlastností ● Helias

29 Na konec V dnešní přednášce jsme prezentovali základy termonukleární fúze, zařízení pro termonukleární fúzi a zaměřili jsme se na některé aspekty termonukleární fúze ve hvězdách.

30 Použité zdroje ● ● ● ● ● ● ● ● -fusion.jsp?l=C&p=7 ● Aktuální k

31 Děkujeme za pozornost

32


Stáhnout ppt "Termonukleární fúze Jitka Brabcová a Zdeněk Vondráček."

Podobné prezentace


Reklamy Google