středa 27. února 2013

Ach ta energie! část třináctá

Jediný hlavní zdroj energie na věčné časy
Termojaderná fůze či jinak řečeno - řízené termojaderné slučování, bude opravdu energetickou záchranou lidstva, sice se čas od času objeví články zděšeně před ní bijící na poplach, ale bývá dobré držet se fyzikálních zákonů, které neoblafne žádný lobbyista.
Oč se vlastně jedná? V kostce řečeno - termojaderná fůze je slučování lehkých jader například různých izotopů vodíku a tímto slučováním se vytvoří nové těžší jádro a pří tom se uvolní energie. V přírodě to jak víme "umí" Sluníčko, uměle zatím nikdo, problémem umělé fůze je zajištění produkce a udržení dostatečně horkého a hustého plazmatu. Ono totiž není těžké termojadernou fůzi zažehnout a na kratší dobu udržovat, jenže zatím k tomu je potřeba více energie, než kolik jí zpětně získáme. Tento deficit se pomalu daří zmenšovat a odborníci hovoří o roku 2030 jako o klíčovém roce, kdy si na zemi vytvoříme malé Slunce.
Ovšem základní fyzikální výzkumy už probíhají padesát let a výsledky? Zatím existuje několik možností jakým způsobem by se měl realizovat reaktor - vysokoteplotní, stacionární a nízkotlaké plazma se zkoumá v zařízení TOKAMAK- což jsou "kamna" čili reaktor s řízenou termonukleární fůzí. Dále husté a impulsní plazma se testuje v laserových fokusech a magnetických pinčích. Ještě se zkoumá husté, chladné a magnetizované plazma a jistě existují další způsoby vytváření prostředí umožňujícího syntézu jader lehkých prvků.
Takovýto výzkum není myslitelný bez složitých zařízení, ve kterých probíhají pokusy.
V současné době se v Evropě realizuje projekt ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor) nachází se ve Francii a jedná se o TOKAMAK- tato cesta k dosažení termojaderné fůze je preferována v Evropské unii a Japonsku. V USA je to koncepce laserové generace podmínek pro syntézu. A ještě v USA a Rusku se uplatňuje možnost ozáření termojaderného paliva intenzivním rentgenovým zářením produkovaným silnoproudými pinčovými výboji. Pinč je plazmové proudové vlákno patří k nejběžnějším útvarům v plazmatu. Přirozeně se vyskytují například v bleskových výbojích v zemské atmosféře nebo v erupcích ve sluneční atmosféře.

Jelikož Evropa vsadila na TOKAMAK trochu si ho představme. Slovo tokamak je zkratka z Ruštiny TOroidalnaja KAmera v MAgnitnych Katuškach - angličtináři znají spíše toroidal chamber in magnetic coils (Tochamac). Jeho vynálezci jsou dva ruští fyzici Andrej Sacharov a jeho učitel Igor Tamm.
Jedná se tedy - citujme odborníka: o prstencovou komoru v toroidálním (prstencovitém) magnetickém poli, v níž je plazma stabilizováno poloidálním (křivkovým) polem vytvářeným proudovým impulsem v samotném plazmatu. Prstenec plazmatu tvoří sekundární závit obrovského transformátoru. Toroidální proud tekoucí plazmatem má tři funkce: stabilizuje plazma, v důsledku jevu pinče je izoluje od stěn a zároveň ho ohmicky zahřívá.
Díky magnetickému poli se tepelné zatížení stěn sníží na technologicky zvládnutelnou hodnotu 1000-1300°C. Vnitřní nádoba je obklopena pláštěm z tekutého lithia, který má tyto funkce:
1. Ochlazování stěny nádoby.
2. Zajišťuje odvod podstatné části tepelné energie.
3. Je místem vzniku tritia. Tritium se odděluje a odvádí do skladů nového paliva, v nichž se podchlazuje do tvaru kuliček a společně s deuteriem vstřikuje zpět do reaktoru. (Vladimír Weinzettl, Termojaderná fůze)

V Rusku v srpnu tohoto roku vláda schválila státní investici 20miliard dolarů do vývoje průmyslové termojadertné elektrárny, která se má uvést do chodu v roce 2050. Program vývoje je popsán po etapách a je první na světě v takovém rozsahu a propracování.
Jelikož "umělé sluníčko" bude náhradou za všechny typy elektráren, ale i za ropu a plyn, je jasné jak je takový výzkum důležitý, ale je i jasné, že zde opravdu mohou vznikat "hry zájmových skupin", které výzkumu nepřejí.

V každém případě, i když termojaderná fůze, není nic "zázračného", ale možný a existující fyzikální jev, v energetice tedy neočekávejme asi tak během třiceti let žádné "revoluce" a přiznejme si i, že jako přenositelný zdroj budeme ještě nějaký čas používat lithiové a jiné baterie. Ovšem ty snad v bližším budoucnu - cca deseti let nahradí malé palivové články, o kterých jsme si už psali. Jenže ve stádiu výzkumů jsou dva zajímavé "bateriové" projekty, které by mohly mít úspěch a jelikož jsou financovány vědeckou agenturou Pentagonu DARPA - tak se u nich tím pádem předpokládá, že by mohly vést až do výrobní fáze a k užívání - tedy pokud je nebude chtít US Army jen a jen pro sebe.

pokračování zítra