ŠANCOU NA ZÍSKANIE PRAKTICKY NEVYČERPATEĽNÉHO A EKOLOGICKÉHO ZDROJA ENERGIE JE SPOJENIE VEĽMI NÍZKYCH A VEĽMI VYSOKÝCH TEPLÔT

Zapaľovanie "hviezdneho ohňa" na Zemi

Výstavbe experimentálneho termojadrového reaktora ITER už definitívne nestojí nič v ceste. Uplynulý týždeň podpísali ministri ...

Výstavbe experimentálneho termojadrového reaktora ITER už definitívne nestojí nič v ceste. Uplynulý týždeň podpísali ministri krajín Európskej únie, Ruska, Číny, Južnej Kórey, Japonska, Indie a USA dohodu o spustení desaťročného projektu vo Francúzsku neďaleko Strediska jadrového výskumu v Cadarache.

Zdroj energie Slnka

S pojmom termojadrovej reakcie ako zdroja energie hviezd som sa prvý raz stretol v lete 1963. Vtedy som ako trinásťročný čítal zažltnuté stránky českého vydania rozhlasových prednášok Arthura Eddingtona zo začiatku dvadsiatych rokov "Hvězdy a atomy". Bolo to na slamených otepoch pod deravou strechou starej stodoly, mal som na sebe tepláky a vonku gágali husi. Cez dieru v streche pálčivo svietilo Slnko a mňa fascinovalo, že v jeho strede teplota dosahuje milióny stupňov. V tom pekle sa zrážajú protóny, prekonávajú odpudivú bariéru a vytvárajú jadrá hélia. Uvoľňujú pri tom energiu, prispievajúcu k trvalému udržiavaniu obludnej teploty, napriek tomu, že Slnko sa neustále zbavuje svojho tepla. To isté prebieha v miliardách hviezd, ktoré som po večeroch vídaval na oblohe. A práve vďaka tomuto ohňu hviezdy môžu šíriť svoje teplo a svetlo ďaleko do kozmickej priepasti; putuje ňou dlhé roky, kým zasiahne ľudské oko.

O deväť rokov neskôr, na prednáškach Záviša Bochníčka z astrofyziky, som sa dozvedel, že škála termojadrových reakcií v hviezdach je širšia. Môžu v nich napríklad vystupovať i jadrá uhlíka a dusíka a v priebehu života hviezdy môžu nadobúdať bizarnú formu vedúcu až k tvorbe železa a množstva ťažkých prvkov.

Začiatkom sedemdesiatych rokov prebiehali modelové výpočty vývoja hviezd. Boli založené na termojadrových reakciách a správaní plazmy v hviezdnej plazmovej guli; výsledky sa porovnávali s pozorovaniami vlastností hviezd v otvorených hviezdokopách. Nie náhodou moja diplomová práca mala názov "Štatistické charakteristiky otvorených hviezdokôp".

Ako ochladiť hviezdu

Možno sa pohrávať s myšlienkou zapáliť hviezdny oheň i na Zemi? Áno, to som sa však dozvedel až oveľa neskôr a paradoxne vďaka mojej práci v oblasti extrémne nízkych teplôt (až mínus 269 stupňov Celzia). Vtedy sa aj najodolnejší plyn, hélium, mení na kvapalinu. Niektoré materiály, ponorené do kúpeľa kvapalného hélia a schladené na jeho teplotu (4,2 K), nadobúdajú zvláštne, tzv. supravodivé vlastnosti. Jednou z nich je schopnosť viesť elektrický prúd prakticky bez merateľného odporu. To sa využíva pri vytváraní silných magnetických polí v supravodivých cievkach. Na ich napájanie veľkým prúdom, ktorý vytvára v strede cievky silné magnetické pole, stačí už pomerne malé napätie.

Supravodivé magnety bežne dosahujú magnetické polia niekoľko Tesla. Pole 1Tesla je asi 20 000-krát silnejšie ako magnetické pole na povrchu našej Zeme. Keby sa takéto polia mali generovať klasickými vinutiami z medeného vodiča, prinášalo by to veľa komplikácií.

Osud Tokamaku

V magnetických nádobách v tvare prstenca, tvorených vinutiami supravodivých vodičov, sa vedci pokúšajú získať plazmu zo zmesi elektrónov a jadier izotopov vodíka. Zahrievajú ju na viac ako 100 miliónov stupňov Celzia v snahe zapáliť v nej termojadrovú reakciu. Magnetické pole prstencovej nádoby udržiava horúcu plazmu v strede, zabraňuje jej kontaktu s chladným povrchom nádoby, za ktorým sa v hlbokom mraze ukrýva supravodivé vinutie, obmývané kvapalným héliom.

Prvé takéto zariadenie som videl v roku 1988 v Ústave atómovej energie Kurčatova v Moskve. Zariadenie malo názov Tokamak T15 a my, pracovníci Elektrotechnického ústavu SAV, sme k nemu testovali supravodivé gyrotrónové magnety pre dodatočný vysokofrekvenčný ohrev plazmy. Našich magnetov bolo niekoľko desiatok a aj vďaka nim sa v sesterskom Tokamaku T10 dosiahla rekordná teplota plazmy okolo 120 miliónov stupňov Celzia.

Tokamak bol vlastne pokusom o termojadrový reaktor. Energetická bilancia však zostávala stále záporná, teda muselo sa dodať viac energie než termojadrovým horením vzniklo. Kým v jednoduchšom a staršom Tokamaku T10 plazma horela, dokončenie Tokamaku T15 zahatili chýbajúce financie a technológie ako dôsledok rozpadu sovietskeho štátu začiatkom deväťdesiatych rokov.

Ambiciózny projekt

Experimentálny reaktor ITER je vlastne tiež akýsi Tokamak, len väčší. Supravodivý vodič, z ktorého bude navinutá prstencová magnetická nádoba, má veľkosť kábla silného ako ruka. Pozostáva z menších vodičov, ktoré by mali niesť elektrický prúd rovnomerne.

Európska komisia predpokladá rozpočet asi 7 miliárd eur, a iba supravodivé magnetické systémy budú stáť takmer polovicu. Pracovné magnetické pole v hlavnej prstencovej magnetickej nádobe (toroide) prekročí 10T. Použitie klasických vodičov by tu bolo nemysliteľné. Supravodiče sú jedinou schodnou cestou a šancou na dosiahnutie vzdialeného cieľa: získania ekologicky prijateľného, prakticky nevyčerpateľného zdroja energie z "hviezdneho ohňa".

Na spracúvanie osobných údajov sa vzťahujú Zásady ochrany osobných údajov a Pravidlá používania cookies. Pred zadaním e-mailovej adresy sa, prosím, dôkladne oboznámte s týmito dokumentmi.

Najčítanejšie na SME Tech

Inzercia - Tlačové správy

  1. Tipy, kam ísť na dovolenku počas Veľkej Noci
  2. Tablet nie je na všetko, ale v tomto dokáže zázraky
  3. Doplňte si knižnicu o svetovú klasiku už od 99 centov
  4. Žiaci sa šikanovali, dnes si pomáhajú. Pomohlo sedem krokov
  5. Investment Advisory Guide for Slovakia
  6. Jazdili sme na novom Volkswagene T-Cross!
  7. Slovensko čaká najdôležitejšie politické rozhodnutie roka
  8. Obľúbené Tunisko sa vracia do ponuky dovoleniek na rok 2019
  9. Máte pri čítaní „krátke ruky“? Vitajte vo svete štyridsiatnikov
  10. Test LG OLED B8: špičkový 4K televízor za cenu, akú ste nečakali
  1. Vaše umenie bude hýbať Tatrami. Zapojte sa do súťaže ZSSK
  2. Tipy, kam ísť na dovolenku počas Veľkej Noci
  3. Tablet nie je na všetko, ale v tomto dokáže zázraky
  4. Recenze youtubera JeezyJ: jak dopadla autokamera Mio MiVue 785 ?
  5. Burza pracovných príležitostí opäť na Stavebnej fakulte STU
  6. Počet ochorení na rakovinu stále stúpa. Nepodceňujte prevenciu
  7. Doplňte si knižnicu o svetovú klasiku už od 99 centov
  8. Žiaci sa šikanovali, dnes si pomáhajú. Pomohlo sedem krokov
  9. Forum Prešov má platné stavebné povolenie a začína s výstavbou
  10. Slávnostná inaugurácia rektora a dekanov fakúlt EU v Bratislave
  1. Žiaci sa šikanovali, dnes si pomáhajú. Pomohlo sedem krokov 24 712
  2. Doplňte si knižnicu o svetovú klasiku už od 99 centov 20 734
  3. Tipy, kam ísť na dovolenku počas Veľkej Noci 19 283
  4. Tablet nie je na všetko, ale v tomto dokáže zázraky 17 136
  5. Premýšľate o aute do 10 000 eur? Poradíme vám, ako nenaletieť 15 910
  6. Slovensko čaká najdôležitejšie politické rozhodnutie roka 12 918
  7. Forum Prešov má platné stavebné povolenie a začína s výstavbou 6 868
  8. Obľúbené Tunisko sa vracia do ponuky dovoleniek na rok 2019 5 323
  9. Test LG OLED B8: špičkový 4K televízor za cenu, akú ste nečakali 5 015
  10. Máte pri čítaní „krátke ruky“? Vitajte vo svete štyridsiatnikov 4 736