1 / 32

Termonukleární fúze

Jitka Brabcová a Zdeněk Vondráček. Termonukleární fúze. Dobrý den, v dnešní přednášce budeme prezentovat základy termonukleární fúze, zařízení pro termonukleární fúzi a zaměříme se na některé aspekty termonukleární fúze ve hvězdách. Termonukleární fúze. Termonukleární fúze. Obecný přehled

sana
Download Presentation

Termonukleární fúze

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Jitka Brabcová a Zdeněk Vondráček Termonukleární fúze

  2. Dobrý den, v dnešní přednášce budeme prezentovat základy termonukleární fúze, zařízení pro termonukleární fúzi a zaměříme se na některé aspekty termonukleární fúze ve hvězdách. Termonukleární fúze

  3. Termonukleární fúze • Obecný přehled • Metody udržení paliva • Sonoluminiscence • Důležité reakce • Lawsonovo kritérium • Tokamak, Stellarator

  4. Obecný přehled TF • TF “lehkých” prvků uvolňuje obrovské množství energie • Jedná se tedy o exotermickou reakci (Slunce) • U “těžkých” prvků jde o endotermickou reakci (Supernova)

  5. Obecný přehled TF • Množství energie uvolněné při TF je větší něž u chemických reakcí • Například ionizační energie získaná přidáním elektronu do jádra vodíku je 13.6 eV zatím co energie uvolněná při D-T reakci je 17 MeV

  6. Způsob udržení paliva • Gravitační • Jedna z metod splňující Lawsonovo kritérium, vyžaduje však velké množství hmoty (Slunce) • Magnetická • Plazma je velice dobrým vodičem, proto je zde možnost tzv. mirror nebo toroidal confinement (Tokamak) • Inerciální • Např. Vodíková bomba, nebo kontrolovaná TF za pomocí laserového, iontového nebo elektronového paprsku nebo Z-pinche

  7. Z-Pinch • Způsob udržení plazmy využívající procházejícího proudu v plazmě k vytvoření magnetické pole které ji stlačí • Z-pinch v Sandia National laboratories

  8. Druhy Termojaderné fúze • Studená fúze • Také se označuje jako mezony katalyzovaná fúze • Sonoluminiscence • Fransworth-Hirsch fusor • Antihmotou inicializovaná fúze • Pyroelektrická fúze • Horká fúze • Jinak také “klasická” TF za extrémních teplot a obřích tlaků

  9. Sonoluminiscence • Projevuje se v kapalinách • Kapalina bombardovaná neutrony (14.3 MeV) vytváří bublinky o průměru 100 nm až 1 mm • Následným vysláním zvukových vln (19.3 kHz) je vyvolána kavitace spolu se světelným efektem a zvýšením teploty v bublince až 11 000K

  10. Sonoluminiscence

  11. Důležité reakce • Astrofyzikální reakční vazby • Kritéria a kandidáti pro pozemní reakci

  12. Astrofyzikální vazby • Nejdůležitějším fúzním procesem v přírodě je ve Slunci • Ve hvězdách velikosti Slunce a menší je obvykle proton-protonová vazba • V těžších hvězdách je obvyklejší tzv. CNO cyklus

  13. Proton-Protonová vazba

  14. Proton-Protonová vazba

  15. Proton-Protonová vazba • Jedná se o fúzi 4 protonů při které znikne jedna α částice a uvolní se 2 pozitrony a 2 neutrina + E

  16. CNO cyklus • Carbon – Nitrogen – Oxygen (Bethe- Weizsäckerův) cyklus • 2C + 1H → 13N + γ +1.95 MeV • 13N → 13C + e+ + νe +2.22 MeV • 13C + 1H → 14N + γ +7.54 MeV • 14N + 1H → 15O + γ +7.35 MeV • 15O → 15N + e+ + νe +2.75 MeV • 15N + 1H → 12C + 4He +4.96 MeV

  17. CNO cyklus

  18. Kritéria a kandidáti pro pozemni reakci • Musí být exotermická • Musí obsahovat nízké nukleonové číslo • Musí mít 2 reaktanty • Musí mít 2 a více produktů • Musí udržovat protony a neutrony

  19. Lawsonovo kritérium • Jedná se o obecné hodnocení systémů definující podmínky které je potřeba ve fúzním reaktoru navozenít k zažehnutí termonukleární fúze • Přesné znění je volně k nahlédnutí na : http://www.jet.efda.org/pages/content/news/2005/yop/dec05-aere-gpr1807.pdf

  20. Tokamak • Původně ruský vynález • “тороидальная камера в магнитных катушках” • “toroidal'naya kamera v magnitnykh katushkakh” • Toroidní komora v magnetických cívkách • Sestrojen 1950 Igor Yevgenyevich Tamm a Andrei Sakharov

  21. Tokamak

  22. Tokamak - ITER

  23. Tokamak vlastnosti • Charakteristický svou rotační simetrií • Ionty a elektrony jsou udržovány v centru rotující rozžhavené plasmy • Operační teplota v plazmy bývá v tokamacích okolo 100 000 000 ºC

  24. Tokamak

  25. Stellarator • Zařízení pro udržení horké plazmy magnetickým polem za účelem řízené TF • Magnetické pole je generováno výhradně vnějšímy cívkami • Byl vynalezen Lymanem Spytzerem v roce 1951

  26. Stellarator

  27. Stellarator - konfigurace • Torsatron • Stellarator s nakonfigurovanými souvislými šroubovitými cívkami • Heliotron • Konfigurace využívající spirálovitou cívku udržující plazmu spolu s cívkami poloidálního pole, cívky toroidálního pole mohou být použity k ovládání magnetických povrchových vlastností • Helias

  28. V dnešní přednášce jsme prezentovali základy termonukleární fúze, zařízení pro termonukleární fúzi a zaměřili jsme se na některé aspekty termonukleární fúze ve hvězdách. Na konec

  29. Použité zdroje • http://en.wikipedia.org/wiki/Nuclear_fusion • http://en.wikipedia.org/wiki/Lawson_criterion • http://www.allaboutall.info/article/Thermonuclear • http://en.wikipedia.org/wiki/Sonoluminescence • http://www.techmind.org/sl/ • http://www-phys.llnl.gov/N_Div/sonolum/ • www.tutorgig.com/ed/thermonuclear • http://www.questia.com/library/encyclopedia/cold-fusion.jsp?l=C&p=7 • Aktuální k 3.1. 2007

  30. Děkujeme za pozornost

More Related