Tokamak aneb Slunce na Zemi

Prezentace na téma: "Tokamak aneb Slunce na Zemi"— Transkript prezentace:

1 Tokamak aneb Slunce na Zemi
Sluneční koróna. Zdroj: [6]. Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je Mgr. Jiří Mazurek, Ph.D. Dostupné z Metodického portálu ISSN:  , financovaného z ESF a státního rozpočtu ČR. Provozováno Výzkumným ústavem pedagogickým v Praze. Zdroj: 1

2 Jaderná fúze Je zdrojem energie Slunce a hvězd.
Slučují se při ní lehká jádra (vodíku, deuteria, tritia, helia a lithia) na jádra těžších prvků, přitom se uvolňuje velké množství (vazebné) energie. Tyto jaderné reakce probíhají ve hvězdách za obrovských tlaků a teplot. Na Zemi se pokoušíme dosáhnout jaderné fúze v zařízeních zvaných TOKAMAK.

3 Jaderná fúze II Nejperspektivnější reakcí se jeví slučování
jader deuteria a tritia (viz. Czech Thermal Testing laboratory (CTTL). Páteční odbočení za sluníčkem, do tepla... [online] [cit ] . Dostupné na WWW: < Při této reakci se uvolňuje energie 17,6 MeV a neutron. Odpadem reakce je helium. Jaderná fúze. Zdroj obrázku: [2]. Zdroj animace: [3].

4 TOKAMAK TOKAMAK je zkratka z ruského
„toroidní komora v magnetických cívkách“ . Je to vakuová komora ve tvaru prstence (toroidu). K jaderné fúzi je zapotřebí teplot kolem 200 mil. K a vysokého tlaku (hustoty) plazmatu. Žádný známý materiál nevydrží tak vysoké teploty, proto je plazma v tokamaku udržováno pomocí magnetického pole, které vytvářejí cívky po jeho obvodu. Zatím se v tokamacích experimentuje s pulsy o délce desítek sekund a s výkonem do 20 MW.

5 Zdroj: 2

6 Zdroj: 3

7 Zdroj: 4

8 Termojaderná elektrárna
Palivem je deuterium a tritium. Atomy deuteria jsou obsaženy ve vodě. Tritium je možné vyrábět přímo v reaktoru. Deuterium a tritium hoří v reaktorové komoře. Uvolněná energie ve formě kinetické energie neutronů, alfa částic a záření je využita k další tvorbě tritia a k ohřátí plazmy. V konvenčním parogenerátoru se mění tepelná energie z fúze na energii páry a následně v elektrickou energii. Z jednoho gramu deuteria je možno vyrobit 300 GJ elektrické energie, celosvětovou roční spotřebu elektřiny by pokrylo pouhých 1000 tun deuteria (viz zdroj 1). Místo stavby reaktoru ITER, Francie, Cadarache. Dostupné na WWW:

9 Zdroj: 5

10 Schéma nejběžnějšího typu jaderné elektrárny s tlakovodním reaktorem:
1. Reaktorová hala, uzavřená v nepropustném kontejnmentu. 2. Chladicí věž. 3. Tlakovodní reaktor. 4. Řídící tyče. 5. Kompenzátor objemu. 6. Parogenerátor. V něm horká voda pod vysokým tlakem vyrábí páru v sekundárním okruhu. 7. Aktivní zóna. 8. Turbína - vysokotlaký a nízkotlaký stupeň. 9. Elektrický generátor. 10. Transformační stanice. 11. Kondenzátor sekundárního okruhu. 14. Přívod vzduchu do chladicí věže. 15. Odvod teplého vzduchu a páry komínovým efektem. 16. Oběhové čerpadlo primárního okruhu. 17. Napájecí čerpadlo chladicího okruhu. 18. Primární okruh (voda pouze kapalná pod vysokým tlakem). 19. Sekundární okruh (červeně značena pára, modře voda). 20. Oblaka vzniklá kondenzací vypařené chladicí vody. 21. Oběhové čerpadlo sekundárního okruhu. Zdroj: 5

11 Výhled do budoucna Projekt ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor) v jihofrancouzském Cadarache. Stavba reaktoru by měla být dokončena v roce 2018, ale kvůli astronomickým nákladům (15 mld eur) je projekt opožděn (viz zdroj 5). Očekává se, že reaktor bude produkovat 500 MW energie (10krát více energie, než sám spotřebuje) v pulsech o délce až s. Nebude však vyrábět elektřinu (viz zdroj 1). Spuštění první funkční termonukleární elektrárny je plánováno na rok 2050.

12 Náměty k diskuzi pro lidstvo potenciálně nevyčerpatelný
Termojaderná energie představuje pro lidstvo potenciálně nevyčerpatelný a čistý zdroj energie. Jaké výhody, nevýhody, rizika či nebezpečí to podle vás může znamenat? Jaké to může mít důsledky pro energetiku, životní prostředí či životní styl lidí?

13 Další zdroje informací
Knihy: McCracken, Stott: Fúze, energie vesmíru. Mladá Fronta, 2006. Řípa a kol.: Termojaderná fúze pro každého. AV ČR, 2004. Weby:

14 Literatura a zdroje 1. Sluneční koróna. Wikipedia. [online], [cit ]. Dostupné na WWW: < 2. Pohled na korejský KSTAR Tokamak, nitřek Tokamaku. Wikipedia [online], [cit ]. Dostupné na WWW: < 3. Pohled na nitřek Tokamaku. Wikipedia [online], [cit ]. Dostupné na WWW: < 4. Plazma v reaktorové komoře Tore Supra Tokamaku, Francie. Youtube [online], [cit ]. Dostupné na WWW: < 5. Schéma termonukleární elektrárny. Wikipedia. [online], [cit ]. Dostupné na WWW: <

15 Děkuji za pozornost Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je Mgr. Jiří Mazurek, Ph.D. Dostupné z Metodického portálu ISSN:  , financovaného z ESF a státního rozpočtu ČR. Provozováno Výzkumným ústavem pedagogickým v Praze. Zdroj: 1