Termonukleární fúze
Termonukleární reakce či termojaderná fúze je proces, při kterém dochází ke sloučení atomových jader (jaderné fúzi) za pomoci vysoké teploty či tlaku.
Během termojaderné reakce se uvolňuje velké množství energie, která je ekvivalentem hmotnostního úbytku. Proti slučování jader působí odpudivá coulombova interakce, která například při pokojové teplotě zabraňuje dvěma jádrům s kladnými náboji přiblížit se natolik, aby se uplatnila krátkodosahová jaderná síla. Výška Coulombovy potenciálové bariéry například pro dva protony je asi 400 keV. Možnost jejího překonání roste s energií tepelného pohybu.
Obsah |
[editovat] Termojaderná fúze v jádru Slunce
Teplota ve středu Slunce dosahuje 1,5x107 K neboli 1.3 keV[1] . (jednotka eV se často užívá ve fyzice plazmatu pro udání teploty). Při této teplotě již část protonů dosahuje rychlosti dostatečné pro to, aby při jejich nahodilé srážce došlo k jejich sloučení.
[editovat] Termojaderná fúze na Zemi
Lidé se snaží o dosažení jaderné fúze na Zemi zejména kvůli enormní energii, kterou lze její pomocí uvolnit. Její využití lze rozdělit na vojenské, neboli vývoj jaderných fúzních zbraní, a civilní vývoj fúzní elektrárny, tedy zvládnutí řízené reakce.
[editovat] Fúze pro energetiku
Ve snaze zvládnout jadernou fúzi řízeně a následně ji použít jako zdroj energie byla vyvinuta celá řada postupů a zařízení. Klíčovým problémem je, že pro dosažení fúze je třeba ohromné teploty (desítky milionů kelvinů), a není snadné plazma při této teplotě udržet s dostatečnou hustotou po dostatečnou dobu. O plazmatu mluvíme proto, že jakákoliv hmota se při dané teplotě přemění v plazma.
Postupem času se jako potencionálně použitelné ukázaly dvě metody: magnetické udržení pomocí tokamaků a inerciální udržení.
- Magnetické udržení využívá komplikovaných magentických polí v magnetických nádobách, která zajišťují aby se plazma nedotýkalo stěn a defakto levitovalo ve vakuu.
- Inerciální udržení naopak rezignuje na fyzické držení materiálu, ale snaží se dosáhnout takových podmínek (zejména hustoty), aby materiál nestihl expandovat dříve než dojde k fúzní reakci. Materiál je tedy udržován jen svou setrvačností (ang. inertia) která mu brání v rychlé expanzi.
Termojaderná fúzní reakce v tokamacích již byla demostrována, např. na tokamaku JET v Anglii. Problém v jejím využití pro energetiku tkví v tom, že v současných tokamacích je stále třeba dodat do zařízení více energie, než kolik je vyprodukováno. Tento poměr by se měl zlepšovat s rostoucími rozměry zařízení, kdy ovšem narůstají mnohé technologické problémy.
[editovat] Vojenské využití
Zažehnutí neřízených reakcí už bylo dosaženo ve zbrojním průmyslu. Jedná se o termonukleární zbraně. Tyto zbraně mají díky obrovskému množství uvolněné energie velmi devastující účinky, řádově tisíckrát větší než obyčejná štěpná atomová bomba.
[editovat] Ostatní využití
Termonukleární fúze by se mohla použít při mezihvězdných letech. Malé množství směsi deuteria a tritia by se zapálilo elektronovým paprskem (laserem).[zdroj?] Obdobně jako u jiných pohonných látek by se výsledná směs v spalovací komoře rozpínala a tryskou by odtekla do volného prostoru, čímž by raketě udělila dopředný impuls. Toto by se opakovalo v dávkách a raketa by se tedy pohybovala ne kontinuálním tahem, ale pomocí pulsů.
[editovat] Reference
[editovat] Související články
[editovat] Externí odkazy
