Svět a poptávka po energii Lidé potřebují více energie a potřebují čistší energii Celosvětová spotřeba energie poroste, a to hlavně ze dvou příčin: Přibývá lidí, a některé chudé země bohatnou. Příklady současné roční spotřeby energie na hlavu: USA 12.5 TCE (tun ekvivalentu uhlí) západní Evropa 6.0 TCE Čína 1.4 TCE Indie 0.7 TCE
Při úsporách lze slušně žít s 3 TCE.
Fosilní paliva Fosilní paliva vznikala milióny let. Za jejich vytěžení nás budoucí generace nepochválí. Těžba lokalizovaných zdrojů vede ke geopolitickým a kulturním střetům. Vypouštění zplodin do atmosféry není dobrou formou skladování odpadu a může mít fatální následky.
Energie ze Slunce - Slunce je zdrojem energie prakticky pro všechny procesy na Zemi - Na Zemi dopadá cca 180 PW slunečního výkonu, zachytí se asi 40 PW - V energii ze Slunce je tedy dostatečný potenciál – ale naše současné znalosti nedávají možnost ho využít k plnému uspokojení poptávky. - Průměrná hustota výkonu dopadajícího slunečního záření v ČR je okolo 100 W/m2 Průměrný „výkon“ naší civilizace je cca 15 TW Dobrá zpráva: stále jsme ve spotřebě energie mnohem níž, než živá příroda. Špatná zpráva: naše metody uvolňování energie jsou dlouhodobě neudržitelné
Energie Slunce
Jak funguje Slunce? Sir Arthur S Eddington (1920): « If, indeed, the sub-atomic energy in the stars is being freely used to maintain their great furnaces, it seems to bring a little nearer to fulfilment our dream of controlling this latent power for the well-being of the human race – or for its suicide. »
Jak funguje Slunce? Sir Arthur S Eddington (1920): « If, indeed, the sub-atomic energy in the stars is being freely used to maintain their great furnaces, it seems to bring a little nearer to fulfilment our dream of controlling this latent power for the well-being of the human race – or for its suicide. »
p + p d + e + e + 1.44 MeV pp I cyklus : 6 p 2 p 26.7 MeV
84.6%
Fúzní reakce, která probíhá nejsnáze:
D + T + n + 17.6 MeV Kde ale vzít tritium?
n + 6 Li + T + 4.8 MeV
Termojaderná energie
Termojaderná fúze je zdrojem energie hvězd včetně našeho Slunce. Fúze je proces spalování, nikoli řetězová reakce, čili neexistuje něco jako „kritická hmotnost“ – proces nepotřebuje produkty reakcí, stačí mu jen dodávat palivo.
Nicméně, musí panovat podmínky nutné k hoření (teplota, hustota, ne příliš vysoké ztráty energie). U jaderné fúze jsou tyto podmínky nesmírně technicky náročné.
Kritérium pro fúzní reaktor John D. Lawson (1955):
« It is seen that for a useful reactor T must exceed 108 degrees and nt must exceed 1016. These conditions are very severe. »
Kritérium pro fúzní reaktor John D. Lawson (1955):
« It is seen that for a useful reactor T must exceed 108 degrees and nt must exceed 1016. These conditions are very severe. »
Zapálení: ohřev od fúze stačí pokrýt všechny tepelné ztráty
Zapálení v D-T reaktoru bude dosaženo při
n E 1.5 1020 m 3s @ 300 million K Doba udržení:
WP E PL
Fyzikální plazma Pokud mají částice plynu dost energie, rozdělí se na ionty a elektrony – pak mluvíme o plazmatu. Při vysokých teplotách mají částice vysoké rychlosti, takže mají i hodně energie. Srážky mezi nabitými částicemi jsou jiné – probíhají na dálku. Plazma reaguje na elektrické a magnetické pole – a zároveň je spoluvytváří.
Inerciální udržení – mikrovýbuchy Zapálení pomocí laserů, v budoucnosti snad i pomocí svazků (příp. pinče)
National Ignition Facility (USA)
National Ignition Facility
Magnetické udržení – možné i kontinuálně Plazma bez magnetického pole
Plazma v magnetickém poli
Tokamak – nejlepší udržení plazmatu
Tokamak COMPASS
Joint European Torus (JET)
JET: Vakuová nádoba a plazma #60753
oblast divertoru (wolfram, jinde Be)
Aktuality z Asie
Čína: supravodivý tokamak EAST
Korejská rep.: supravodivý tokamak KSTAR
Aktuality z Asie
Japonsko: velký, „satelitní“ supravodivý tokamak JT-60SA
Aktuality z Evropy - Německo
Cívky a kryostat pro velký supravodivý stelarátor W7-X
Aktuality z Evropy - Německo
ITER
ITER: základní fakta Posláním ITER je prokázat funkčnost integrovaného systému o velikosti budoucích reaktorů, aby se ověřila technická proveditelnost fúze jako zdroje energie. Sedm partnerů: EU, Japosko, Ruská Federace, USA, Čína, Korejská republika a Indie.
Odhadované investiční náklady ~ 13 miliard EUR První plazma 2019
COMPASS
D-T provoz 2027 Pf = 500 MW Q = 10
ITER blanket a divertor
440 segmentů
54 segmentů
Vakuová nádoba ITER
19x11 metrů 5000 tun
Cívky magnetického pole
18 cívek, 134 závitů Nb3Sn, 68 kA, > 5T 10 000 tun
Kryostat ITER
Největší vakuová nádoba světa (31x36.5m, 8500 m3)
Staveniště ITER
Komponenty už se vyrábějí…
9m
16 m
Full-Size winding line at ASG
World’s largest puzzle… Full-Size Radial Plate Prototype in Transport Frame – May 2011
http://www.youtube.com/watch?v=wKrcws5lY78
ITER machine
ITER exterior
Vize fúzní elektrárny
A pohled do mnohem vzdálenější budoucnosti…
Přítomnost na FJFI, Břehová 7…… GOLEM
Místo závěru citát
Tout ce qui est dans la limite du possible doit être et sera accompli. (Vše, co je na hranicích možností, musí být a bude uskutečněno.) Jules Verne, Zemí šelem
