Jaderná fyzika a energetika

Článků v rubrice: 343

Velmi husté deuterium bude jaderným palivem budoucnosti

Vědci na univerzitě ve švédském Gothenburgu zkoumají materiál, který je stotisíckrát těžší než voda a mnohem hustší než hmota jádra Slunce. Jde o deuterium s velmi velkou hustotou. Podle názoru vědců jde o důležitý krok k nalezení paliva budoucnosti pro jadernou fúzi v zařízeních, která využívají pro tyto účely lasery.

Fotogalerie (1)
Schéma termonukleárního laserového reaktoru

Jako deuterium (D) se označuje atom s jádrem 2H, které obsahuje jeden proton a jeden neutron. Od běžného vodíku se liší především větší atomovou hmotností. Deuterium je stabilní izotop, který nepodléhá radioaktivní přeměně a v přírodě se běžně vyskytuje vedle lehkého izotopu vodíku. V průměru připadá jeden atom deuteria na 7000 atomů normálního vodíku. Ve spojení s kyslíkem tvoří deuterium tzv. těžkou vodu, D2O.

Kulička ze zmrzlého deuteria je používána coby palivo pro laserem řízenou termonukleární fúzi. Svazek laserů dopadajících ze všech stran na kuličku ji stlačí natolik, až v jejím jádru vznikne dostatečná teplota a tlak pro zapálení jaderné fúze. Samotné stlačování je ovšem velmi obtížné a jen zřídkakdy vede k úspěchu. Kdyby byl k dispozici materiál, ve kterém jsou deuteriové atomy natěsnány podstatně blíže k sobě a tedy „předstlačené“, bylo by zapálení laserem řízené fúze podstatně jednodušší. Takovýto materiál představuje velmi husté deuterium.

Nový typ deuteria vzniká katalytickou reakcí za nízkého tlaku a teploty kolem 300°C. Jeho atomy jsou ve stavu zvaném Rydbergova hmota - http://en.wikipedia.org/wiki/Rydberg_matter - a vytvářejí miniaturní shluky, ve kterých jsou jádra jednotlivých atomů vzdálena pouhé desítky pikometrů. Elektrony se v takovémto shluku pohybují volně coby elektronový plyn a poskytují tak velmi hustému deuteriu některé vlastnosti kovů.

Leif Holmlid, profesor chemie na univerzitě v Gothenburgu, uvedl, že zatím bylo připraveno jen mikroskopické množství nového materiálu. Je velmi těžký. Jeho krychle o hraně 10 cm by vážila neuvěřitelných 130 tun. Právě takové deuterium s vysokou hustotou má podle představ vědců významnou úlohu při vzniku hvězd, nejblíže bychom ho možná nalezli v gigantických planetách jako je Jupiter.

Holmlid předpokládá, že velmi husté deuterium může být velmi efektivním palivem v jaderné fúzi řízené lasery. Při tomto typu fúze se nepracuje s radioaktivním tritiem, jehož použití coby paliva se předpokládá při reakcích v magnetických nádobách, například tokamacích. Využití velmi hustého deuteria zatím brání jeho velmi krátká životnost a náročnost výroby. Jakmile se tyto problémy podaří vyřešit, budeme opět laserové fúzi o něco blíž.

Bedřich Choděra
Poslat odkaz na článek

Opište prosím text z obrázku

Nejnovější články

Seminář Chemie na ČVUT – výuka i špičková věda

Nové léky využitelné v boji s rakovinou, přepracování použitého jaderného paliva, vytvoření pevnějších stavebních materiálů či likvidace kůrovce elektrickým proudem – to jsou jen některé z vědeckých úkolů z oblasti chemie, na kterých pracují vědci Českého vysokého učení technického v Praze (ČVUT).

Energetika by měla respektovat fyzikální zákony, ne politická rozhodnutí

Německo ročně spotřebuje 2500 terawatthodin energie. Ve větrných a solárních elektrárnách ale vyrobí za rok jen 180 TWh, což pokrývá sotva sedm procent spotřeby. Mezi těmito dvěma čísly je obrovská propast. Německo, díky politickým rozhodnutím posledních let, čelí vážnému problému.

Jak jste na tom s informační gramotností?

Jak se studenti druhého stupně základních škol orientují ve světě technologií, které nás obklopují? Jak zvládají aplikovanou matematiku? To ukáže jubilejní 10. ročník informační soutěže IT-SLOT, které se pravidelně účastní tisíce žáků 8. a 9. tříd základních škol z celé České republiky.

Cyklické změny teploty na Zemi

Paleoklimatologové hledají stopy vývoje teplot na Zemi v horninách a fosíliích. Dlouhodobé ochlazování začalo asi před 50 miliony lety, kdy byla průměrná globální teplota 14 °C. Tenkrát ještě nebyla na Zemi trvalá ledová pokrývka a hladina mořské vody byla o více než 70 m vyšší než dnes.

Záhadný lidský mikrobiom

Nedávný výzkum ukazuje, že naše tělo je domovem mikrobů, se kterými se věda předtím nesetkávala. Možná, že se kvůli nim bude i přepisovat strom života. Navíc může mít tato mikrobiální „temná hmota“ i vliv na zdraví.

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