Podaří se postavit Slunce na Zemi?

Prezentace na téma: "Podaří se postavit Slunce na Zemi?"— Transkript prezentace:

1 Podaří se postavit Slunce na Zemi?
Jan Mlynář, Ústav fyziky plazmatu AV ČR, v. v. i. Exkurze U3V MFF UK, 2. listopadu 2009

2 Obsah přednášky

3 Termojaderná fúze Termojaderná fúze je zdrojem energie hvězd - včetně našeho Slunce. Fúze je proces spalování, nikoli řetězová reakce, čili neexistuje něco jako „kritická hmotnost“ Nicméně, podmínky nutné k zapálení fúze jsou velmi náročné.

4 Slova, která zaslouží slávu
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 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. »

5 Inerciální udržení – mikrovýbuchy
Zapálení pomocí laserů, v budoucnosti snad i pomocí svazků částic

6 Fyzikální plazma je čtvrté skupenství hmoty
Co to je plazma ? Fyzikální plazma je čtvrté skupenství hmoty Pokud mají částice plynu dost energie, rozdělí se na ionty a elektrony – pak mluvíme o plazmatu. Při vysokých teplotách mají částice vysoké rychlosti, takže mají i hodně energie. Nabité částice reagují na elektrické a magnetické pole – a zároveň je spoluvytvářejí.

7 Plazma bez magnetického pole Plazma v magnetickém poli
Magnetické udržení – možné i kontinuálně Plazma bez magnetického pole Plazma v magnetickém poli

8 Příklad konfigurace mg. pole - stelarátor
1998 LHD NIFS, Japan supravodivé cívky – 4 T Cívky Wendelstein 7-X Greifswald, Germany °C 3 T (okolo 2014)

9 Tokamak - nejlépe izoluje teplo
Primární vinutí transformátoru Poloidální magnetické pole Vnější cívky poloidálního pole Výsledné šroubovicové mg. pole Cívky toroid. pole Elektrický proud v plazmatu (sekundár) Toroidální magnetické pole

10 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)

11 Nástupce: Tokamak COMPASS
17. září 2007, Culham 20. října 2007, Praha

12 Společný evropský tokamak JET
Plasma operation closest to ITER Torus radius 3.1 m Vaccum vessel 3.96m high x 2.4m wide Plasma volume 80 m m3 Plasma current up to 5 MA in present configuration Main confining field up to 4 Tesla 15 m

13 JET: Vakuová nádoba a plazma
#60753 Robot dálkově řízené údržby oblast divertoru Central temperature of JET plasmas: hundreds of millions oC Graphite tiles (similar to the Space shuttle tiles) are clearly visible

14 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. COMPASS ITER bude stát v Cadarache, nedaleko Aix-en-Provence, Francie. První plazma je plánováno na rok 2016.

15 Proč potřebujeme experimenty?
Plazma je nelineární  obtížné předpovědi Proč potřebujeme velké experimenty? Proč potřebujeme malé experimenty?

16 Vize fúzní elektrárny