Váš nákupní košík je prázdný

Nákup

Kusy: 0

Spolu: 0,00

0

Fúzní reaktor

Fúzní reaktor

Jaderná fúze bude sloužit jako šetrný k životnímu prostředí a prakticky neomezený zdroj energie.

Technologie

Klíčová slova

Fúzní reaktor, ITER, jaderná fúze, jaderný reaktor, jaderná energie, deuterium, tritium, reaktorová komora, plazma, generátor, transformátor, turbíny, chladící věž, energie, řídicí středisko, Francie, Energie, přátelský k životnímu prostředí, energetický zdroj, částicová fyzika, dějiny vědy, vynález, technika, fyzika, chemie

Související doplňky

Scénky

ITER (Mezinárodní experimentální termonukleární reaktor)

  • elektrické vedení
  • transformátor
  • plynová nádrž
  • nádrž kapalního dusíku
  • obsluhovací budova
  • budova tokamaku - Zde se nachází fúzní reaktor. Je to reaktor typu tokamak, ve kterém se plazma vznáší ve tvaru prstence pomocí toroidálního elektromagnetu. Fúzní reakce probíhá v této plazmě s teplotou cca. sto milionů °C.
  • laboratoř, kancelářska budova - Nacházejí se zde kanceláře, knihovna, přednáškový sál, konferenční hala a restaurace.
  • řídicí stredisko
  • budova rezervního zdroje
  • chladící věž
  • budovy na přeměnu magnetické energie - Přeměňují vstupující střídavý proud na stejnosměrný proud, který je potřebný při provozování elektromagnetů tokamak reaktoru.

Fúzní reaktor

  • centrální solenoid - Spolu s toroidálními a poloidálními cívkami vytváří magnetické pole. V tomto magnetickém poli se vznáší plazma, ve které probíhá fúzní reakce. Plazma se musí vznášet z toho důvodu, že její teplota je velmi vysoká, cca. sto milionů °C, proto neexistuje takový materiál, který by neroztavila.
  • vrstva tepelní izolace - Nakolik plazma, která se nachází v reaktoru a v níž probíhá fúzní reakce, má teplotu cca. sto milionů °C, tepelná izolace je nezbytností.
  • vakuová komora - Zde vzniká plazma s teplotou sto milionů °C, ve které probíhá fúzní reakce.
  • porty
  • toroidální cívka - Spolu s centrálním solenoidem a poloidálními cívkami vytváří magnetické pole. V tomto magnetickém poli se vznáší plazma, ve které probíhá fúzní reakce. Plazma se musí vznášet z toho důvodu, že její teplota je velmi vysoká, cca. sto milionů °C, proto neexistuje takový materiál, který by neroztavila.
  • poloidální cívka - Spolu s centrálním solenoidem a toroidálními cívkami vytváří magnetické pole. V tomto magnetickém poli se vznáší plazma, ve které probíhá fúzní reakce. Plazma se musí vznášet z toho důvodu, že její teplota je velmi vysoká, cca. sto milionů °C, proto neexistuje takový materiál, který by neroztavila.
  • plazma - Ionizovaný plyn, ve kterém při vhodných podmínkách probíhá fúzní reakce. Jeho teplota je přibližně sto milionů °C. Vysoká teplota je nutná kvůli velké aktivační energii, kterou vyžaduje fúzní reakce. Ohřívání je zajištěno prostřednictvím mikrovlnného záření a elektrického proudu. Když se spustí fúzní reakce, plazma se díky uvolněné energii udržuje sama a nejsou potřeba další dodávky vnější energie.

Princip fungování

  • mikrovlnní chladící systém - Plazma v reaktoru má teplotu přibližně sto milionů °C. Vysoká teplota je nutná kvůli velké aktivační energii, kterou vyžaduje fúzní reakce. Ohřívání je zajištěno prostřednictvím mikrovlnného záření a elektrického proudu. Když se spustí fúzní reakce, plazma se díky uvolněné energii udržuje sama a nejsou potřeba další dodávky vnější energie.
  • elektromagnety - Plazmu s teplotou sto milionů °C lze skladovat pouze tak, že se vznáší. To zajišťují elektromagnety.
  • reaktorová komora
  • plazma - Ionizovaný plyn, ve kterém při vhodných podmínkách probíhá fúzní reakce. Jeho teplota je přibližně sto milionů °C. Vysoká teplota je nutná kvůli velké aktivační energii, kterou vyžaduje fúzní reakce. Ohřívání je zajištěno prostřednictvím mikrovlnného záření a elektrického proudu. Když se spustí fúzní reakce, plazma se díky uvolněné energii udržuje sama a nejsou potřeba další dodávky vnější energie.
  • pára - Vlivem tepla, které se uvolní během fúzní reakce, vzniká z vody pára. Ta se pak používá na výrobu elektrického proudu.
  • voda - Vlivem tepla, které se uvolní během fúzní reakce, vzniká z vody pára. Ta se pak používá na výrobu elektrického proudu.
  • generátor
  • transformátor
  • turbíny - Vyrábějí proud pomocí páry, která se k nim přivádí.

Proces fúze

Během jaderné fúze se sloučí dvě atomová jádra, přičemž se uvolňuje energie. Na získávání energie je nejvhodnější fúze atomových jader dvou izotopů vodíku, deuteria a tritia. Palivo je prakticky dostupné v neomezeném množství.

Deuterium sestává z jednoho protonu a jednoho neutronu, tritium obsahuje jeden proton a dva neutrony. Během reakce do sebe narazí jádra deuteria a tritia, vznikne jedno heliové jádro a jeden neutron, respektive se uvolní energie. Energie se uvolňuje, protože celková hmotnost vzniklého heliového jádra a neutronu je menší, než hmotnost slučujících se jader deuteria a tritia. Podle Einsteinovy ​​rovnice E = mc² snížení hmotnosti se projeví jako uvolnění energie.
E: uvolněná energie,
m: vyzářená hmotnost,
c: rychlost světla (300 000 km/s).

Aktivační energie fúzní reakce je velmi velká, protože je třeba zdolat odpudivou sílu mezi protony. Ve hvězdách probíhá jaderná fúze při obrovském tlaku a teplotě. V reaktoru tokamak je tlak nižší než ve hvězdách, ale teplota je vyšší: představuje 10násobek teploty slunečního jádra.

Animace

  • centrální solenoid - Spolu s toroidálními a poloidálními cívkami vytváří magnetické pole. V tomto magnetickém poli se vznáší plazma, ve které probíhá fúzní reakce. Plazma se musí vznášet z toho důvodu, že její teplota je velmi vysoká, cca. sto milionů °C, proto neexistuje takový materiál, který by neroztavila.
  • vrstva tepelní izolace - Nakolik plazma, která se nachází v reaktoru a v níž probíhá fúzní reakce, má teplotu cca. sto milionů °C, tepelná izolace je nezbytností.
  • vakuová komora - Zde vzniká plazma s teplotou sto milionů °C, ve které probíhá fúzní reakce.
  • porty
  • toroidální cívka - Spolu s centrálním solenoidem a poloidálními cívkami vytváří magnetické pole. V tomto magnetickém poli se vznáší plazma, ve které probíhá fúzní reakce. Plazma se musí vznášet z toho důvodu, že její teplota je velmi vysoká, cca. sto milionů °C, proto neexistuje takový materiál, který by neroztavila.
  • poloidální cívka - Spolu s centrálním solenoidem a toroidálními cívkami vytváří magnetické pole. V tomto magnetickém poli se vznáší plazma, ve které probíhá fúzní reakce. Plazma se musí vznášet z toho důvodu, že její teplota je velmi vysoká, cca. sto milionů °C, proto neexistuje takový materiál, který by neroztavila.
  • plazma - Ionizovaný plyn, ve kterém při vhodných podmínkách probíhá fúzní reakce. Jeho teplota je přibližně sto milionů °C. Vysoká teplota je nutná kvůli velké aktivační energii, kterou vyžaduje fúzní reakce. Ohřívání je zajištěno prostřednictvím mikrovlnného záření a elektrického proudu. Když se spustí fúzní reakce, plazma se díky uvolněné energii udržuje sama a nejsou potřeba další dodávky vnější energie.
  • mikrovlnní chladící systém - Plazma v reaktoru má teplotu přibližně sto milionů °C. Vysoká teplota je nutná kvůli velké aktivační energii, kterou vyžaduje fúzní reakce. Ohřívání je zajištěno prostřednictvím mikrovlnného záření a elektrického proudu. Když se spustí fúzní reakce, plazma se díky uvolněné energii udržuje sama a nejsou potřeba další dodávky vnější energie.
  • elektromagnety - Plazmu s teplotou sto milionů °C lze skladovat pouze tak, že se vznáší. To zajišťují elektromagnety.
  • reaktorová komora
  • plazma - Ionizovaný plyn, ve kterém při vhodných podmínkách probíhá fúzní reakce. Jeho teplota je přibližně sto milionů °C. Vysoká teplota je nutná kvůli velké aktivační energii, kterou vyžaduje fúzní reakce. Ohřívání je zajištěno prostřednictvím mikrovlnného záření a elektrického proudu. Když se spustí fúzní reakce, plazma se díky uvolněné energii udržuje sama a nejsou potřeba další dodávky vnější energie.
  • pára - Vlivem tepla, které se uvolní během fúzní reakce, vzniká z vody pára. Ta se pak používá na výrobu elektrického proudu.
  • voda - Vlivem tepla, které se uvolní během fúzní reakce, vzniká z vody pára. Ta se pak používá na výrobu elektrického proudu.
  • generátor
  • transformátor
  • turbíny - Vyrábějí proud pomocí páry, která se k nim přivádí.

Vyprávění

Během jaderné fúze se sloučí dvě atomová jádra, přičemž se uvolňuje energie. Na získávání energie je nejvhodnější fúze atomových jader deuteria a tritia. Deuterium sestává z jednoho protonu a jednoho neutronu, tritium obsahuje jeden proton a dva neutrony. Během reakce do sebe narazí jádra deuteria a tritia, vznikne jedno heliové jádro a jeden neutron, respektive uvolní se energie.

Nakolik kladně nabité protony atomových jader se odpuzují, k tomu, aby se atomová jádra dostala do potřebné blízkosti a proběhla fúze, je nezbytná velká aktivační energie. Když proběhne tato reakce, uvolní se více energie, než bylo vloženo, tj. reakce je exotermická.

Aktivační energii při jaderné fúzi probíhající ve hvězdách zajišťuje obrovský tlak a teplota, které vznikají kvůli gravitační síle.

I ničivá síla vodíkové bomby navržené Edwardem Tellerem a Stanislawem Ulamem je způsobena jadernou fúzí. Ve vodíkové bombě energii potřebnou k spuštění fúze zajišťuje výbuch atomové bomby.

Použití energie z jaderné fúze na nevojenské účely momentálně není vyřešeno. Přestože bylo postaveno několik pokusných reaktorů, jejich provozování není ekonomické: provozování vyžaduje větší množství energie, než které se uvolní během procesu. Technologie však slibuje skvělou budoucnost: tritium a deuterium jsou prakticky dostupné v neomezeném množství; provozování je šetrné k životnímu prostředí; konečný produkt je totiž helium, které neznamená žádné nebezpečí; prostředí není vystaveno radioaktivnímu záření; z malého množství paliva lze získat obrovské množství energie.

Výsledkem jedné rozsáhlé mezinárodní spolupráce bude pravděpodobně průlom ve výstavbě fúzních reaktorů. V roce 2006 začali stavět v jižní Francii Mezinárodní termonukleární experimentální reaktor. Jeho anglický název je International Thermonuclear Experimental Reactor, zkráceně ITER.

Fúzní reakce probíhá v tritiovo-deuteriové plazmě, to je ionizovaný plyn, který sestává z elektronů vyloučených z atomů, tritiových a deuteriových jader. Aktivační energie se zajišťuje zahřátím plazmy na přibližně sto milionů °C. Jelikož stěny reaktoru by se při takové vysoké teplotě roztály, plazma se vznáší ve tvaru prstence v magnetickém poli. Magnetické pole vytváří toroidální elektromagnet. Fúzní reaktory tohoto typu nazýváme jako tokamak reaktory. Zahřívání se uskutečňuje prostřednictvím elektrického proudu vedeného přes plazmu a mikrovlnným ohřevem. Fúzní reakce se spustí při extrémně vysoké teplotě.

Ukončení výstavby reaktoru je naplánováno na rok 2018. ITER vyprodukuje za nanejvýš 400 sekund výkon 500 MW, přičemž vložený výkon bude činit 50 MW. ITER nebyl ještě navržen na průmyslovou výrobu proudu, ale především na vývoj a testování potřebných technologií, již se však připravují plány 2000 MW reaktoru DEMO určeného na výrobu proudu.

Na projektu ITER se podílí sedm zemí: Evropská unie, Spojené státy, Japonsko, Jižní Korea, Indie, Čína a Rusko. Téměř polovinu nákladů, které se vyšplhají přibližně na 16 miliard eur, uhradí Evropská unie. Očekává se, že výsledkem této spolupráce budou bezpečné technologie šetrné k životnímu prostředí, které budou schopny zajistit plynulé dodávky energie při zvyšující se poptávce.

Související doplňky

Elementární částice

Látka je tvořena kvarky a leptony, zatímco interakci zprostředkovávají bosony.

Slunce

Průměr Slunce je asi 109 násobek průměru Země. Většina z jeho hmotnosti se skládá z vodíku.

Typy hvězd

Průběh vývoje průměrných a těžkých hvězd.

Řetězová reakce

Energie uvolněná při štěpení jádra může být použita pro mírové a vojenské účely.

Atomová bomba (1945)

Na vývoji atomové bomby spolupracovali i maďarští vědci.

Jaderná elektrárna

Jaderné elektrárny přeměňují energii uvolněnou během jaderného štěpení na elektrickou energii.

Radioaktivita

Radioaktivní rozpad je proces rozpadu nestabilních atomových jader.

Vznik molekuly vodíku

Vodíkové atomy uvnitř molekul vodíku jsou drženy pohromadě kovalentní vazbou.

Rutherfordův experiment

Rutherfordův experiment prokázal existenci kladně nabitých atomových jader. Výsledky vedly k vypracování nového modelu atomu.

Sputnik 1

Družice Sovětského svazu byla první umělá družice Země (v říjnu 1957)

Typy satelitů

Satelity na oběžné dráze kolem Země mohou být použity pro civilní a vojenské účely.

Transformátor

Transformátor je zařízení pro přeměnu napětí elektrického proudu.

Vývoj nebeské mechaniky

Animace představuje dílo astronomů a fyziků, kteří změnili náš pohled na vesmír.

Voyager kosmické sondy

Kosmické sondy Voyager byly první umělé objekty které opustily Sluneční soustavu. Shromažďují údaje o vesmíru a nesou s sebou elektronickou desku...

Zajímavá fakta z geografie - Astronomie

Naše sluneční soustava nám nabízí mnoho zajímavých faktů.

Cesta Jurije Gagarina do vesmíru (1961)

První člověk, který vzlétl do vesmíru byl Gagarin. Svůj kosmický let odstartoval 12. dubna 1961 v lodi Vostok 1 ze sovětského kosmodromu Bajkonur.

Geotermální elektrárna

Geotermální elektrárny přeměňují energii horké, vysokotlaké vody nalezené v hlubších vrstvách Země na elektřinu

Jak funguje solární panel a solární kolektor?

Tato animace představuje, jak může být sluneční energie využita.

Keplerovy zákony pohybu planet

Tři důležité zákony popisující pohyb planet byly formulovány Johannesem Keplerem.

Laboratoř Marie Curie

Marie Curie, která získala Nobelovu cenu za fyziku a chemii, je asi nejznámější ženou v dějinách vědy.

Medzinárodní vesmírná stanice

Mezinárodní vesmírná stanice je obytný satelit postavený ve spolupráci s 16 zeměmi.

Mise Dawn

Zmapováním Vesty a Ceresu můžeme získat informace o raném období sluneční soustavy a o formování terestrických planet.

Mise New Horizons

Kosmickou sondu New Horizons vypustili v roce 2006. Jejím úkolem bylo zkoumat Pluto a Kuiperův pás.

Solární elektrárna

Solární elektrárny přeměňují sluneční energii na elektřinu.

Space Shuttle (kosmický raketoplán)

Byl americký kosmický pilotovaný raketoplán používaný pro lety do vesmíru vládní organizací NASA.

Systém elektrické sítě

Účelem elektrické sítě je poskytovat elektřinu pro spotřebitele.

Větrná elektrárna

Větrné elektrárny přeměňují kinetickou energii větra na elektrickou energii.

Vodní elektrárna (Hooverova přehrada, USA)

Obrovská přehrada, postavená na řece Colorado v USA byla pojmenována po bývalém americkém prezidentovi.

Bioplynová elektrárna

Bioplyn může být vyroben z organického materiálu (hnůj, rostlinné odpady, organické odpady) pomocí bakterií. Bioplyn je směs metanu a oxidu uhličitého;...

Přílivová elektrárna

Přílivové elektrárny využívají denní kolísání hladiny vody na výrobu elektrické energie.

Vodní turbína, generátor

Vodní turbíny transformují kinetickou energii vody do elektrického proudu.

Znečištění životního prostředí

Přímý negativní vliv lidstva na životní prostředí se nazývá znečištění.

Added to your cart.