SME
Pondelok, 20. máj , 2019

Termonukleárna fúzia môže vyriešiť energetické problémy ľudstva. Kedy ju skrotíme?

ITER stavajú vo Francúzsku.

Výstavba projektu ITER (Medzinárodný termonukleárny experimentálny reaktor) v decembri 2017. (Zdroj: ITER)

Vladimír Slugeň je profesor na Ústave jadrového a fyzikálneho inžinierstva, Fakulty elektrotechniky a informatiky STU v Bratislave

Termonukleárna fúzia by mohla vyriešiť energetické problémy ľudstva, o jej ovládnutí snívajú vedci už viac ako 70 rokov. Dúfajú, že v špeciálnom reaktore – tokamaku, naštartujú reakcie prebiehajúce v jadrách hviezd a využijú ich ako stabilný a čistý zdroj energie.

Vďaka termonukleárnej fúzii svieti Slnko a iné hviezdy a je to najrozšírenejší zdroj energie vo vesmíre.

Projekt ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor – Medzinárodný termonukleárny experimentálny reaktor) by mal dokázať, že ľudstvo by mohlo termonukleárnu fúziu využiť ako stabilný a čistý zdroj energie.

Článok pokračuje pod video reklamou

Ide o najväčší a najnákladnejší projekt na svete v oblasti termojadrovej fúzie. V blízkej budúcnosti však ešte neprinesie technológie, ktoré by ľudstvu poskytli stabilný a dlhodobý zdroj energie.

Prečítajte si tiež: Slnko vo fľaši. Vymysleli, ako premeniť slnečnú energiu na tekuté palivo

ITER by sa však mal stať dôležitým medzistupňom k stavbe termojadrových elektrární a prvému fúznemu reaktoru, ktorý vyrobí viac energie, ako je potrebné vynaložiť na zapálenie termonukleárnej rekcie. Jeho nástupcom by sa mal stať prototyp fúznej elektrárne DEMO.

Najväčší na svete

Výskumné zariadenia tohto grandiózneho projektu sa budujú neďaleko francúzskeho mesta Cadarache, asi 50 kilometrov na sever od Marseille, a ich výstavba sa začala v roku 2007.

Podľa aktualizovaného harmonogramu z roku 2016 sa predpokladá získanie plazmy v reaktore v roku 2025 a jeho sprevádzkovanie na plný výkon v roku 2035.

Ide o najväčší tokamak na svete a na jeho stavbe sa okrem štátov Európskej únie podieľa aj Japonsko, Čína, USA, India, Rusko a Južná Kórea. Ak bude projekt úspešný, mala by byť v roku 2040 až 2050 postavená prvá termonukleárna fúzna elektráreň. Sprevádzkovanie reaktora bude prelomom vo vývoji termojadrovej fúzie.

prierez budovou komplexu Tokamak v experimentálnom reaktore ITER.prierez budovou komplexu Tokamak v experimentálnom reaktore ITER. (zdroj: ITER)

Objem komory reaktora je 840 metrov kubických. Plánovaný výkon by mal byť 500 MW počas zapálení pulzov plazmy trvajúcich minimálne 500 sekúnd. Palivom pre reaktor bude dávka asi 0,5 gramu zmesi deutéria a trícia (ťažký a superťažký izotop vodíka).

Odpadovým produktom reakcie je hélium a prúd neutrónov, ktorý v obálke reaktora vyrobí teplo, a štiepením lítia prítomného v obálke aj jednu zo zložiek paliva, rádioaktívne trícium.

Projekt ITER má niekoľko konkrétnych cieľov, pričom všetky sa týkajú vývoja realizovateľnej fúznej elektrárne.

Hlavným cieľom je krátkodobo vyrábať desaťnásobne viac tepelnej energie z fúznej reakcie, ako je tepelná energia dodávaná pomocným ohrevom na jej udržanie.

To predpokladá vyrobiť plazmu, zapáliť ju a udržať v horiacom stave v takzvanej samoudržiavanej plazme.

Dôležité bude udržať plazmový výboj až osem minút a vyvinúť technológie a procesy pre fúznu elektráreň vrátane supravodivých magnetov, ale aj overiť predpoklady o získavaní trícia štiepením lítia v obálke reaktora. Lítiový plášť obklopuje celú komoru reaktora.

Princíp termonukleárnej fúzie

Termonukleárna fúzia je proces, pri ktorom sa zlučujú jadrá atómov ľahších prvkov, vznikajú ťažšie jadrá a uvoľňuje sa veľké množstvo energie, ktoré je úmerné rozdielu pokojových hmotností jadier pred zlúčením a po ňom.

Na jej dosiahnutie je potrebné, aby sa reagujúce jadrá priblížili k sebe natoľko, že príťažlivá jadrová sila prevládne nad elektrickou odpudivou silou (jadrá atómov sú nabité kladne).

Aby častice prekonali odpudivú elektrickú silu, musia sa vzájomne zrážať veľkou rýchlosťou.

Najefektívnejší spôsob, ako to dosiahnuť, je ohriatie paliva na veľmi vysokú teplotu.

V pozemských podmienkach je z hľadiska energetického využitia najvhodnejšia reakcia deutéria a trícia. Pri tejto reakcii vzniká hélium a neutrón.

Dočítajte článok - prihláste sa alebo si predplaťte SME.sk
Odomknite článok za pár sekúnd cez SMS predplatné za 4 € každé 4 týždne. Pošlite SMS s textom C5TZQ na číslo 8787. Predplatné môžete kedykoľvek zrušiť (viac na www.sme.sk/vop).
Ďalšie možnosti platby:
Dočítajte článok - prihláste sa alebo si predplaťte SME.sk
Odomknite článok za pár sekúnd cez SMS predplatné za 4 € každé 4 týždne. Pošlite SMS s textom C5TZQ na číslo 8787, alebo kliknite na „Objednať cez SMS“ a odošlite predvyplnenú správu. Predplatné môžete kedykoľvek zrušiť (viac na www.sme.sk/vop).
Ďalšie možnosti platby:

Už mám predplatné - prihlásiť sa

S predplatným získate:
  • neobmedzený prístup k obsahu Sme.sk, Korzar.sk a Spectator.sk
  • viac ako 20-ročný archív Sme.sk
  • čítanie a rozhovory z príloh TV OKO/TV SVET, Víkend a Fórum
  • neobmedzený počet diskusných príspevkov
  • neobmedzený prístup k videám a slovenským filmom na Sme.sk
  • dostupné na PC a v aplikáciach Android a iPhone

Téma: Astronómia


Článok je zaradený aj do ďalších tém Slnko

Hlavné správy zo Sme.sk

Zápas na Tehelnom poli v marci medzi Slovanom Bratislava a Spartakom Trnava.
Dobré ráno

Dobré ráno: Vojna Fico vs. Pellegrini môže byť len divadlom

Čo sa deje v najsilnejšej strane vládnej koalície.

Libor Hudáček v zápase Slovensko - Francúzsko na MS v hokeji 2019.
Komentár Petra Schutza

K lepšiemu sa zastúpenie v europarlamente nezmení

Na hrane fikcie je Matovičovo volanie po spoločnej obrane Únie.

Peter Schutz

Neprehliadnite tiež

V budúcnosti musíme počítať s výraznými zvratmi v počasí, varuje klimatológ

Premenlivosť teplôt sa podľa Pavla Faška netýka len jari.

Podobné experimenty môžu pomôcť pri hľadaní odrôd, ktoré lepšie zvládajú zvyšujúce sa teploty a sucho.
Podcast Klik

Ako Beyoncé zarobila stovky miliónov dolárov na Uberi

Komentovaný prehľad technologických správ.

Klik je týždenný technologický podcast denníka SME.
Časť Voynichovho rukopisu.
Ilustračné foto.