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".

Najčítanejšie na SME Tech


Hlavné správy zo Sme.sk

TECH

Astronautka z NASA: Pocit úžasu s vami ostane aj na Zemi

Ako vyzerá tréning a ako sa astronauti pripravujú na zlyhania.

DOMOV

Najhoršiu zmrzlinu toto leto našli v Ružomberku

Takmer v tretine zistili hygienici nedostatky.

PLUS

Angela Merkelová: Krízová manažérka, ktorá ochránila Nemcov

Má dobré nervy a zvláda krízové situácie.

Neprehliadnite tiež

Astronautka z NASA: Vieme, že sa niečo pokazí

Astronautka Dorothy Metcalf-Lindenburgerová hovorí, ako vyzerá tréning v NASA a ako sa astronauti pripravujú na zlyhania.

Rozšírená realita je zábavná aj užitočná. Skúste tieto aplikácie pre iPhone a iPad

Nová aktualizácia iOS 11 pre mobilné zariadenia od Apple priniesla aj ARKit. V ponuke sú prvé aplikácie a je s nimi zábava.

TECH_FM

Kontroverzný objav naznačuje, že praľudia sa mohli vyvinúť v Európe

Stopy dávneho tvora mätú vedcov. Odborníci sa sporia, komu patrili.

Strašia vás baktérie na mobile? Vymysleli "umývačku"

Nová nabíjačka dezinfikuje mobily, používa na to ultrafialové žiarenie.

Inzercia - Tlačové správy


  1. Kedy sa refinancovanie oplatí?
  2. Zanzibar je plný lákadiel na dokonalú exotickú dovolenku
  3. Intímna hygiena – celoročná záležitosť
  4. Rastie nám pokrivená generácia?
  5. Pivovar Šariš podporí cestovný ruch v Prešovskom kraji
  6. 3 mýty, ktorým ste možno uverili. Ale ako je to naozaj?
  7. Novinka v realitnom biznise! Zatiaľ dostupné len v Grand Koliba
  8. FemFest 2017 ponúkne beh na opätkoch i koncert známej speváčky
  9. Plug-in, hybrid alebo elektromobil? Poradíme, ako správne vybrať
  10. Bývajte v budove, po ktorej sa prechádzal Schöne Náci
  1. Detské zúbky sú veda
  2. Štartujú jesenné módne dni v Poluse
  3. Zanzibar je plný lákadiel na dokonalú exotickú dovolenku
  4. Rastie nám pokrivená generácia?
  5. Intímna hygiena – celoročná záležitosť
  6. Pivovar Šariš podporí cestovný ruch v Prešovskom kraji
  7. AAA AUTO za päť rokov predalo 320 tisíc vozidiel
  8. Novinka v realitnom biznise! Zatiaľ dostupné len v Grand Koliba
  9. 3 mýty, ktorým ste možno uverili. Ale ako je to naozaj?
  10. FemFest 2017 ponúkne beh na opätkoch i koncert známej speváčky
  1. 3 mýty, ktorým ste možno uverili. Ale ako je to naozaj? 21 290
  2. Zanzibar je plný lákadiel na dokonalú exotickú dovolenku 12 230
  3. Rastie nám pokrivená generácia? 9 905
  4. Plug-in, hybrid alebo elektromobil? Poradíme, ako správne vybrať 2 460
  5. Intímna hygiena – celoročná záležitosť 2 439
  6. Novinka v realitnom biznise! Zatiaľ dostupné len v Grand Koliba 2 122
  7. Kedy sa refinancovanie oplatí? 1 548
  8. Pivovar Šariš podporí cestovný ruch v Prešovskom kraji 1 429
  9. Bývajte v budove, po ktorej sa prechádzal Schöne Náci 1 354
  10. FemFest 2017 ponúkne beh na opätkoch i koncert známej speváčky 1 099