Jaderná fyzika a energetika

Článků v rubrice: 347

V ITER chrání zimu tuna stříbra

Přirozený je chaos, pořádek je podezřelý a příroda se mu brání. Jinými slovy, k udržení pořádku je třeba vynaložit energii. V moderním tokamaku, jakým bude ITER, bude potřeba udržovat pořádek například v teplotách. Zatímco ve vakuové komoře bude teplota 150 miliónů (a to už je opravdu jedno, jestli stupňů Celsia nebo kelvinů), jen pár metrů vedle ve vinutí supravodivých magnetů potřebujeme teplotu 4 kelviny. Udržet tyto dvě tolik rozdílné teploty spořádaně tak blízko sebe není vůbec jednoduché!

Fotogalerie (3)
Sváření dolní části tepelného stínění – 850tunové tepelné stínění se skládá ze 600 částí o hmotnosti od několik stovek kilogramů až po 10tunovou komponentu

Magnetické pole vyrábějí supravodiče

Aby se atomová jádra slučovala, probíhala termojaderná fúze a aby se uvolňovala energie, potřebujeme 150 miliónů °C. A aby se superhorká hmota, plazma, nedotkla stěn vakuové komory, v níž fúze probíhá, je třeba ji tvarovat a stále směřovat do středu komory. To zařídí silné, kvalitní a dobře tvarované magnetické pole. Magnetické pole je generováno elektrickým proudem v supravodičích, které se díky zanedbatelnému ohmickému odporu průchodem proudu neohřívají a výroba magnetického pole tak nespotřebovává téměř žádnou energii. Čím větší je proud v supravodičích, tím intenzivnější je magnetické pole. Energii tak potřebujeme v podstatě pouze na kompenzaci tepelných, přesněji řečeno „chladových“, ztrát. Mimochodem dva základní systémy magnetických polí tokamaku ITER – cívky toroidálního a poloidálního pole – mají dohromady hmotnost jako Eiffelova věž: 7 000 tun!

Ztráty chladu

Zatímco tekuté helium proudící středem supravodivého kabelu vodič ochlazuje, notoricky známé procesy – vedení (přímý kontakt), proudění okolního kontaktem ohřívaného vzduchu a záření (elektromagnetické vlny) vodič zahřívají. Konstrukce fixující supravodič je provedena tak, aby zamezila ztráty vedením zevnitř i zvenčí supravodivých cívek na zanedbatelné minimum. Technické vakuum uvnitř kryostatu (gigantické termosky ve tvaru válce 30 m vysokého a s průměrem 30 m) ukrývajícího celý tokamak zamezuje ztrátám proudícím vzduchem. Zbývá se vypořádat se ztrátami zářením.

Tepelné stínění chrání zimu

Tepelné stínění není jen nějakým kusem plechu. Je to 850 tun kvalitní nerezové oceli (jsme v prostředí s poletujícími neutrony), která z obou stran obklopuje systém magnetických cívek: mezi vakuovou komorou a cívkami je tepelné stínění vakuové komory a mezi kryostatem a cívkami je tepelné stínění kryostatu. Tepelné stínění se skládá z 600 částí různé hmotnosti – od několika stovek kilogramů po téměř 10 tun. Je chlazeno plynným heliem na 80 stupňů (minus 193 °C). To ale není zdaleka všechno.

Tuna stříbra

Obě tepelná stínění musejí být neprůhledná pro tepelné záření, což zajišťuje vrstva stříbra! Stříbro je totiž nejúčinnější materiál – má nízkou emisivitu, tedy málo vyzařuje. Stříbrem je nutné pokrýt 600 součástek vrstvou síly 5 až 10 mikrometrů. Děje se tak galvanickým pokovováním, části jsou postříbřené ze všech stran, do pokovovací lázně se spotřebuje celkem tuna stříbra! Koupelemi komponent v 11 různých bazénech zajistí izolační vrstvu korejská společnost SFA Engineering Corp. v Changwon. Kvalita funkce pokrytí se zkouší na maketě skutečných rozměrů. Jedná se o velkou výzvu – vše musí být perfektní. Tolerance je minimální, neboť na montáž je neskutečně málo prostoru.  První sektor tepelného stínění by měl na staveniště dorazit v polovině roku 2018. Bude instalován naproti odpovídajícímu segmentu vakuové komory a dvěma cívkám toroidálního pole. Montáž celého stínění by měla trvat pět až šest měsíců. Ve výsledku nebude stínění vůbec vidět.

Ilustrace použity s laskavým svolením ITER Organization.

 

 

Milan Řípa
Poslat odkaz na článek

Opište prosím text z obrázku

Nejnovější články

Centrální solenoid ITER

Který magnet tokamaku je nejdůležitější? Bez magnetů toroidálního pole vám plazma uteče na stěny komory, bez magnetů pole poloidálního nedosáhnete potřebného tvaru plazmového provazce, bez magnetů centrálního solenoidu nebude žádné plazma…Stop!

Dolivo - Dobrovolskij a počátky přenosu elektrické energie

Před sto lety zemřel dnes již málo známý ruský fyzik, elektrotechnik a vynálezce M. O. Dolivo-Dobrovolskij. Jako jeden z prvních fyziků a techniků teoreticky i prakticky odhalil možnosti využití trojfázového střídavého proudu.

Výletů do vesmíru se nebojíme, ale auto si raději budeme řídit sami

Mladí by chtěli profitovat z vědeckého pokroku okamžitě, starší generace se dívá spíše na jeho pozitivní vliv do budoucna, vyplývá z průzkumu 3M o postojích veřejnosti k vědě (State of Science Index).

Výroba vakuové nádoby ITER

Práce na staveništi tokamaku ITER pokročily a množí se zprávy o dokončených komponentách vlastního reaktoru tokamaku ITER, o jejich transportu z výrobních závodů na staveniště a jejich instalaci.

Proti znečistění ovzduší se dá bojovat i jednoduchým nástrojem za dolar

Jednoduché nové zařízení, které přijde na méně než 1 USD, by mohlo pomoci celosvětovému úsilí o snížení škodlivého znečištění ovzduší emisemi amoniaku. A zároveň zlepšit produkci potravin! Malý plastový nástroj navrhli brazilští vědci ve spolupráci s ...

Nejnovější video

Bez jaderné energie se ve vesmíru daleko nedostaneme

Krátké výstižné video z dílny Mezinárodní agentury pro atomovou energii ve Vídni ukazuje využití jaderné energie a jaderných technologií při výzkumu vesmíru. Ne každý ví, že jádro pohání vesmírné sondy už po desetiletí. Zopakujme si to. (Film je v angličtině.)

close
detail