Jaderná fyzika a energetika

Článků v rubrice: 619

Jak udržet slunce v hrsti

Velkým problémem vývoje zařízení pro jadernou fúzi je tzv. „první stěna“. Jde o materiál, který je v přímém styku se žhnoucím plasmatem při zažehnuté jaderné fúzi. Odolnost stěn, mezi nimiž se pohybuje plasma, limituje výkon fúzního zařízení. Stěna se vysokými teplotami poškozuje a její časté vyměňování není ekonomicky schůdné. Pro fúzní reaktor ITER, který je právě ve výstavbě v jižní Francii, probíhá v této souvislosti intenzivní materiálový výzkum.

Fotogalerie (3)
Pohled do komory tokamaku ASDEX Upgrade, která má první stěnu z wolframových destiček

Fúzní plasma má teplotu vyšší než 100 milionů stupňů. Ve správném režimu se stěn nedotýká, protože jej drží magnetické síly. Jsou však místa v reaktorové komoře, např. divertor (místo, odkud se odvádějí zplodiny fúzní reakce), kde na stěnu nádoby působí víc než 1000 oC. Při určitých stavech plasmatu se mohou vyskytnout i další problémy. Neutrony s obrovskou energií produkované fúzní reakcí poškozují krystalovou strukturu materiálu první stěny a způsobují aktivaci. Navíc při spalování tritia a deuteria se může radioaktivní tritium usazovat na stěně. Jakékoliv nečistoty, které by se ze stěny mohly uvolnit, kontaminují plasma a zhoršují jeho vlastnosti, neboť cizí atomy absorbují energii. Efekt by byl tím horší, o čím těžší atomy by šlo. Většina současných experimentálních fúzních zařízení používá ocelovou stěnu chlazenou vodou a vyloženou karbonovými dlaždičkami.

Možnosti

Uhlík je materiál s extrémní tepelnou odolností, lehké atomy uhlíku neohrožují výkon plasmatu, ale stěna z uhlíku bohužel zachytává tritium. Wolfram je kov s velmi vysokým bodem tání, ale jako prvek s těžkými atomy by mohl způsobovat „ušpinění“ plasmatu. Berylium je lehký kov, který neabsorbuje tritium a je dostatečně odolný proti vysokým teplotám, jeho prach je však vysoce toxický.

První experimentální zařízení, které pracuje s wolframovou stěnou, je německý ASDEX Upgrade v Garchingu u Mnichova. Nově má nyní zkoušet stěnu z berylia a wolframu, která se připravuje pro budoucí ITER.

Nové materiály

Kromě zkoušek beryliových materiálů se vyvíjejí i materiály nové. Možnosti využití nabízejí např. karbidy křemíku (silicon‑carbides), speciální slitiny nízkoaktivovatelných ocelí či koncepce stěny z tekutého kovu. Zda jsou vhodné, to se ukáže až při jejich testování v reálných podmínkách jaderné fúze. Společně s reaktorem ITER se buduje i testovací zařízení Mezinárodní ozařovna pro fúzní materiály (International Fusion Materials Irradiation Facility).


IFMIF

IFMIF je společným projektem EU, Japonska a USA a má stát v japonském Rokkasho. Základem budou dva silné urychlovače (každý asi 50 m dlouhý), produkující deuteriová jádra, která se v lithiovém terčíku změní na silný tok vysokoenergetických neutronů. Bude se testovat dlouhodobé chování materiálů za podmínek očekávaných v první stěně fúzního reaktoru.

Marie Dufková
Poslat odkaz na článek

Opište prosím text z obrázku

Nejnovější články

Startuje druhý ročník soutěže pro kosmické inovátory

Kosmický inkubátor ESA BIC Czech Republic spouští druhý ročník soutěže ESA BIC Liftoff Challenge, která je určená všem inovátorům starším 18 let.

Univerzita Karlova spouští FameLab Academy pro středoškoláky

Univerzita Karlova spouští nový vzdělávací a networkingový program FameLab Academy, určený středoškolským studentkám a studentům ve věku 15–19 let se zájmem o vědu, výzkum, komunikaci.

Filmová hvězda RNA

V nebývalých detailech se podařilo vědcům vizualizovat, jak se velká molekula RNA sestavuje do funkčního stroje. Pomocí různých technik strukturní biologie natočili vědci z Marcia Group při EMBL Grenoble ...

Nové fyzikální naděje čeká další výzva v soutěži „Vím proč“

Odstartoval 12. ročník celostátní soutěže „Vím proč“ pro žáky základních a středních škol. Ti, kteří natočí nejzajímavější video s fyzikálním ...

Vertikální panely míří na česká pole a rozšiřují možnosti agrovoltaiky

Agrovoltaika je poměrně mladé odvětví, které nabízí využití obnovitelných zdrojů energie – solárních panelů – v zemědělství, přímo „v polních podmínkách“.

Nejnovější video

Stellarátory - budoucnost energetiky?

Zjímavý průřez historií jaderné fúze a propagace jednoho ze směrů výzkumu - stellarátorů. množstvím animací i reálných záběrů podává srovnání se současnými tokamaky.

close
detail