SME
Sobota, 19. október, 2019 | Meniny má Kristián
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.

Článok pokračuje pod video reklamou

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".

Najčítanejšie na SME Tech

Hlavné správy zo Sme.sk

Johnson sa po prehre vzoprel zákonu. Dohodu o brexite opäť zdržali

Británia môže opäť posunúť brexit, premiér to však odmieta.

Boris Johnson zažil v parlamente ďalšiu prehru.

Ako o Gorile klamal Dobroslav Trnka

Mal nahrávku a tvrdil, že neexistuje.

Dobroslav Trnka
Autorská strana Ondreja Podstupku

Pre televíziu a technológie sa začína zlatá doba temna

Hranice medzi tvorcom obsahu a technologickou firmou sa stierajú.

Tim Cook potichu premenil Apple z technologickej firmy na poskytovateľa digitálnych služieb.
Britský premiér Boris Johnson v parlamente.

Neprehliadnite tiež

Kosti bojovníkov, ktorí padli v bitke pri rieke Tollense pred približne 3300 rokmi. V Európe predstavuje vôbec prvý dôkaz o prehistorickom bojisku.
Ostrov Bogoslof odfotený 10. januára 2017.
V Luxore našli 30 starovekých rakví.
Pozostatky veľryby, na ktorých si pochutnávajú hlbokomorské živočíchy.

Inzercia - Tlačové správy

  1. Bývať v novom sa dá aj bez hypotéky (a založenia nehnuteľnosti)
  2. Karibik: Dokonalý oddych v špičkových hoteloch
  3. IBA DNES: Získajte plný prístup na SME.sk na 30 dní zadarmo
  4. Ojazdené pneumatiky odovzdajte, šetríte tak životné prostredie
  5. Lidl je odteraz všade! Vitajte v Lidl e-shope
  6. Limitovaná ponuka: balík SME.sk + DIGI GO so zľavou až 52 %
  7. Nestarnú, ale dozrievajú
  8. Výskumný park v Rakúsku zistil, ako sa býva najzdravšie
  9. Rýchlejšie doma. Už čoskoro.
  10. Zanzibar: Čo treba vidieť v africkom raji
  1. Firma BONATO oddlžila svojich klientov v sume 100 000 000 Eur
  2. Ako manažovať 16 miliónov dielov denne?
  3. Karibik: Dokonalý oddych v špičkových hoteloch
  4. Bývať v novom sa dá aj bez hypotéky (a založenia nehnuteľnosti)
  5. IBA DNES: Získajte plný prístup na SME.sk na 30 dní zadarmo
  6. Slávnostné otvorenie VIVO! Bratislava už o tri týždne
  7. Prečo Lukáš chodí po tridsiatke ešte stále na strednú školu
  8. Udržateľné úspešné podnikanie na Slovensku a v Bulharsku
  9. Slováci sú chlebovým národom
  10. Ojazdené pneumatiky odovzdajte, šetríte tak životné prostredie
  1. IBA DNES: Získajte plný prístup na SME.sk na 30 dní zadarmo 14 967
  2. Výskumný park v Rakúsku zistil, ako sa býva najzdravšie 14 077
  3. Lidl je odteraz všade! Vitajte v Lidl e-shope 13 791
  4. 5 rád Ľudmily Kolesárovej, ako napísať projekt a získať grant 8 571
  5. Zanzibar: Čo treba vidieť v africkom raji 8 153
  6. Vysokoškoláci zarobia už o 587 eur viac ako stredoškoláci 7 776
  7. Čo na aute vymyslela žena a čo výrobca telefónov? 7 633
  8. Limitovaná ponuka: balík SME.sk + DIGI GO so zľavou až 52 % 7 400
  9. Bývať v novom sa dá aj bez hypotéky (a založenia nehnuteľnosti) 6 973
  10. Čo všetko dnes majú deti v mobiloch? Boli by ste prekvapení 6 735