Jaderná fyzika a energetika

Článků v rubrice: 500

První plazma čínského tokamaku HL-2M

Čína oznámila, že tokamak HL-2M vyrobil 4. prosince 2020 svoje první plazma! I tento čínský nováček se snaží připravit půdu pro ITER, mezinárodní tokamak, který se staví v jižní Francii a má být prvním, který vyrobí víc energie, než kolik se do reakce vloží. První plazma v ITER se očekává v roce 2025.

Fotogalerie (1)
Tokamak HL-2M (Credit © ITER Organization, http://www.iter.org/, China Atomic Energy Authority)

HL-2M je středně velký tokamak s měděnými vodiči v cívkách, který ohřívá plazma v Jihozápadním fyzikálním ústavu – Southwestern Institute of Physics (SWIP) v čínském Čcheng-tu. Projekt HL-2M byl schválen Čínským úřadem pro atomovou energii v roce 2009 a byl nezávisle navržen a zkonstruován Jihozápadním fyzikálním institutem, který je součástí China National Nuclear Corporation (CNNC). Jedná se o zcela nový stroj s některými systémy upgradovanými z tokamaku HL-2A, který je v provozu od roku 2002. Čína se pyšní dalšími dvěma tokamaky, kterými jsou moderní první celosupravodivý tokamak na světě (EAST) v Hefei Institutes of Physical Science Čínské akademie věd (CASHIPS) v Hefei a tokamak J-TEXT na Huazhong University of Science and Technology (HUST).

Tokamak HL-2A

Vakuová komora a cívky magnetického pole patřily původně německému tokamaku ASDEX a HL-2A byl prvním čínským tokamakem s divertorem. Zkratka HL pochází ze z čínského názvu pro prstenec, torus – Huan-Liu. Čínští vědci se na HL-2A učili tokamakovou abecedu: udržení plazmatu v toroidální nádobě, seznamovali se s MHD nestabilitami, s ošetřováním stěn komory, ohřevem či buzením elektrického proudu v plazmatu. Tokamak mohl fungovat s jedním nebo se dvěma X-body, jinými slovy mohl použít dolní nebo dolní a horní divertor současně. Původně uzavřený divertor se později změnil na otevřený. K ohřevu plazmatu používal HL-2A nadzvukovou rychlostí vstřelovaný molekulární svazek či palivové pelety.

Tokamak HL-2M

Tokamak HL-2M je navržen tak, aby plazmatem tekl elektrický proud 3 MA (HL-2A vybudil „pouze“ 0,5 MA) a dosáhl teplotu iontů přes 150 milionů stupňů Celsia. „Doba zadržení energie v mezinárodních tokamacích je kratší než jedna sekunda. Doba trvání výboje HL-2M je přibližně 10 sekund, přičemž doba udržení energie je několik stovek milisekund,“ řekl Yang Qingwei, hlavní inženýr společnosti HL-2M. (Prosím pozor - doba udržení energie je něco zcela jiného než doba trvání plazmatického výboje! Udržení energie závisí na kvalitě izolace, zatímco doba trvání plazmatického výboje je principiálně neomezená.)

HL-2M má posílit postavení Číny v projektu ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor), a to v oblastech výzkumu okrajového plazmatu, včetně nestability toku a magnetických jevů plazmatu ultravysokých teplot.

HL-2M s flexibilním divertorem

S flexibilním divertorem, novou sadou cívek toroidálního pole a tvarovaným plazmatem se zlepšenou stabilitou by měl HL-2M přispívat k vědecké a technické optimalizaci tokamaku ITER včetně důležitých informací o jeho škálování. Divertor je část vakuové komory, na kterou plnou silou dopadá plazma, které k němu sklouzne po otevřených okrajových silokřivkách. Na třech terčích pokrytých wolframem se případné nečistoty deionizují a jsou odsáty mohutným vývěvovým systémem. Divertor tak čistí plazma a snižuje tepelné ztráty plazmatu. Flexibilita divertoru tokamaku HL-2M umožňuje hledat tvar a sklon divertorových terčů, tak, aby co nejlépe plnily svoji funkci a současně odolaly desítkám megawattů dopadajícího plazmatu.

V krátké době tu máme třetí, po evropském JET a japonském JT 60SA, tentokrát čínský tokamak podporující rodící se tokamak ITER.

Historie tokamakového výzkumu v Číně

Čína zahájila výzkum jaderné fúze v 60. letech. Postavila HL-1 (upgrade HL-1M) ve SWIP a další malé tokamaky, jako je KT-5 na Čínské univerzitě věd a technologie – University of Sciences and Technology of China (USTC) a modernizovaný CT-6B ve Fyzikálním ústavu Čínské akademie věd – Institute of Physics of the Chinese Academy of Sciences (IP CAS) v Pekingu a také první domácí supravodivý tokamak, středně velký tokamak HT-7 v (CASHIPS) v Hefei. HT-7 byl dovezen ze Sovětského svazu jako první částečně supravodivý tokamak na světě, když Praha nabídku Moskvy na převzetí T-7 odmítla.

Čína, the first!

To vše připravilo cestu pro China Fusion Engineering Testing Reactor (CFETR), jehož předběžný koncepční návrh byl dokončen v roce 2015 a práce na inženýrském designu byly zahájeny v roce 2017. CFETR je určen pro provoz v ustáleném stavu a také pro provoz s tritiem. V první fázi by měl mít fúzní výkon 200 MW a ve druhé fázi by měl mít výkon dokonce 1 GW (ITER počítá s výkonem 500 MW). Jeho cílem je překlenout fúzní experimentální mezeru mezi ITER a DEMO - navrhované první jaderné fúzní elektrárny, která by se měla stavět, pokud ITER uspěje. DEMO je považováno za další krok k první komerční elektrárně svého druhu. CFETR počítá, že DEMO bude podporovat.

Pokroky mimo Čínu

Spojené království a Jižní Korea nedávno oznámily další milníky v jaderné fúzi. V říjnu dosáhl kulový tokamak MAST-Upgrade v Culhamu prvního plazmatu po sedmileté rekonstrukci. V listopadu oznámil jihokorejský Národní institut pro výzkum fúze – National Fusion Research Institute (NFRI) - plazmový rekord poté, co se jeho celosupravodivému tokamaku K-STAR podařilo plazma po dobu 20 sekund provozovat při 100 milionech stupňů Celsia.

 

Milan Řípa
Poslat odkaz na článek

Opište prosím text z obrázku

Nejnovější články

Podvody s reklamou na internetu

Poslední čtvrtletí roku je v pohybu a inzerenti se horečně snaží utratit všechny své reklamní rozpočty a splnit roční cíle. Mnoho obchodníků však narazí na problém podvodného ...

ITER a umění rezonuje v obci La Roque d'Anthéron

Před pěti lety jsme napsali o zajímavé myšlence francouzského sochaře Jean-Paul Philippa oslavit stavbu tisíciletí – reaktor tokamak ITER - něčím výjimečným (https://www.3pol.cz/cz/rubriky/bez-zarazeni/2514-sans-titre).

Jaderné firmy se spojují napříč světem

Společnost Westinghouse Electric Company a Ansaldo Nucleare podepsaly novou smlouvu o spolupráci na vývoji jaderné elektrárny 4. generace využívající technologii olovem chlazeného rychlého reaktoru – LFR (Lead-Cooled Fast Reactor).

Začínají se recyklovat solární panely, lopatky větrných turbín i popel z biomasy

Udržitelné technologie produkující co nejméně skleníkových plynů jsou novým náboženstvím dneška. I obnovitelné zdroje energie ale představují problém pro životní prostředí.

Ultrakondenzátor ve vodních elektrárnách

Finská společnost UPM Energy ve svých vodních elektrárnách Ontojoki ve finském Kuhmo investuje do ultrakondenzátoru. Ten se stane prvním svého druhu, který bude použit v hydroenergetickém ...

Nejnovější video

Jak funguje PCR test na coronavirus

Krásně a jednoduše vysvětleno se srozumitelnými animacemi. V angličtině.

close
detail