Jak stabilizovat přehřáté plazma ve fúzních reakcích?  
Odborníci na fúzi se obávají, že by pomalu vyrůstající tokamak ITER mohly poškodit problematické magnetické ostrovy, které vznikají v plazmatu během fúzních reakcí. Fúzní tým z amerického Princetonu zjistil, že je možné vytunit stabilizaci plazmatu radiofrekvenčními vlnami pomocí malých výkyvů teploty ve výhni fúzní reakce.
Magnetické ostrovy v tokamaku. Kredit: DIII-D National Fusion Facility.
Magnetické ostrovy v tokamaku. Kredit: DIII-D National Fusion Facility.

Z vývoje fúzní energetiky se během uplynulých desítek stalo hledání svatého grálu. Nekonečné putování za něčím, co je nesmírně cenné, ale bohužel (téměř) nedosažitelné. Situace už nazrála tak, že vědcům určitě nemá cenu spílat, že ještě nestojí žádné fúzní elektrárny. Zaslouží si naopak náš obdiv, že to nevzdávají. Bez ironie. Je to sice stále jen pomalé, ale víceméně postupujeme vpřed.

 

Vlevo Allan Reiman, vpravo jeho kolega Nat Fisch. Kredit: Elle Starkman/PPPL Office of Communications.
Vlevo Allan Reiman, vpravo jeho kolega Nat Fisch. Kredit: Elle Starkman/PPPL Office of Communications.

Než si konečně tady dole na Zemi zažehneme naše malá Slunce, která nám zařídí (téměř) neomezený zdroj energie, tak je ještě nutné vyřešit spoustu technických problémů. Jedním z nich je i stabilizace přehřátého plazmatu (super-heated plasma)v e fúzních reakcích. Na tom teď dělají v Princetonu a nedávno přišli s novou technologií vylepšené stabilizace plazmatu ve fúzním reaktoru. Jsou přesvědčeni, že jich řešení by mohl využít pozvolna budovaný tokamak ITER v jižní Francii, který by snad mohl být spuštěn v roce 2025. Jejich výzkum publikoval časopis Physical Review Letters.

 

Vedoucí výzkumu Alan Reiman z Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL) a jeho kolegové se zaměřili na struktury v plazmatu, kterým se říká magnetické ostrovy (magnetic islands). Tyto „ostrovy“ bublinoidních tvarů jsou klíčovým projevem nestability v plazmatu a mohou způsobovat závažná narušení plazmatu, dovedou sabotovat fúzní experimenty, a když na to přijde, tak mohou i poškodit samotný fúzní reaktor.

 

ITER, staveniště v dubnu 2018. Kredit: Oak Ridge National Laboratory.
ITER, staveniště v dubnu 2018. Kredit: Oak Ridge National Laboratory.

Fúzní vědci vlastně už v osmdesátých letech zjistili, že vysokofrekvenční nebo též radiofrekvenční (RF, podle anglického Radio Frequency) vlny mohou ovlivňovat plazma ve fúzních reakcích a přispívat k jeho stabilizaci. Doposud si ale nikdo nevšiml, že tento proces stabilizace plazmatu je možné ještě podstatně vylepšit, pokud v plazmatu dochází k malým výkyvům teploty (temperature perturbations).

 

Právě tento mechanismus objevil Reimanův tým. Funguje to tak, že výkyvy teploty plazmatu ovlivňují proud ve vlečném režimu (strengh of current drive) a také míru vlivu radiofrekvenčních vln na magnetické ostrovy v plazmatu. Výkyvy teploty plazmatu a vliv radiofrekvenčních vln na magnetické ostrovy na sebe vzájemně působí ve složité a nelineární zpětné vazbě. Výsledkem těchto složitých vztahů je zlepšení stabilizace plazmatu a bránění růstu nebo i vzniku magnetických ostrovů.


Podle Reimana může být jejich nová metoda stabilizace plazmatu obzvláště přínosná pro ITER. Odborníci se totiž v současné době obávají, že by velké magnetické ostrovy v plazmatu mohly vytoužený tokamak ITER poškodit, tedy až bude konečně spuštěný. Držme jim palce, aby tokamaky opravdu fungovaly.

Video:  ITER by drone - August 2018


Literatura
DOE/Princeton Plasma Physics Laboratory 8. 1. 2019, Physical Review Letters 121: 225001.

Datum: 13.01.2019
Tisk článku

Energie bez konce - Vynálezy, koncepty, řešení - von Rétyi Andreas
Knihy.ABZ.cz
 
 
cena původní: 279 Kč
cena: 240 Kč
Energie bez konce - Vynálezy, koncepty, řešení
von Rétyi Andreas
Související články:

Rekordně účinná jaderná fúze v laserem žhavených nanodrátcích     Autor: Stanislav Mihulka (16.03.2018)
Fúzní minireaktor přesáhl teplotu v nitru Slunce     Autor: Stanislav Mihulka (07.06.2018)
Tokamak SPARC nabízí levnější a rychlejší cestu k fúzní energii     Autor: Stanislav Mihulka (09.11.2018)



Diskuze:

Hodně štěstí

Alexandr Kostka,2019-01-13 20:08:41

Snad mají pánové i pravdu. Byl by to krůček k cíli. Nicméně osobně se domnívám, že o chování fůze a plazmatu zatím zdaleka nevíme všechno a pokud vůbec lze nšco takového stabilně provozovat na zemi, tak výzkum potrvá ještě spousty let. Obzvláště v situaci, kdy je dotace na grant na výzkum fůze AŽ ZA dotací neziskovce na sčítání křečků na golfovám hřišti. (nebo syslů, nebo co to tam údajně měli mít)Inu dle priorit "zelených aktivistů" je energetická soběstačnost lidstva nepodstatná. Ale doma si také rádi svítí. A na "konference" pěkně létají letadly.

Odpovědět


Re: Hodně štěstí

Novák Jiří,2019-01-13 22:19:27

Tyjo, Princeton jede z grantů českého ministersrtva ŽP? Hustý!

Odpovědět


Re: Re: Hodně štěstí

Alexandr Kostka,2019-01-14 02:48:46

Příspívá i ČR. A problém je právě dělení financíů Ne, tohle neplatí stát, tohle platí unioverzita, kraj, dotační program.. Jenže všechno to platí stát, tak či onak. A dokud to bude bordel a tváření se, že státní peníze nejsou státní, nehneme se z místa.

Odpovědět


Re: Re: Re: Hodně štěstí

Jan Balaban,2019-01-14 07:09:52

Štátne peniaze neexistujú. Sú len peniaze od občanov, ktoré vymáhajú a rozdeľujú štátni úradníci.

Odpovědět


Re: Re: Re: Hodně štěstí

Novák Jiří,2019-01-14 08:47:46

To byste mohl taky tvrdit, že můžeme zrušit důchody a dát ty peníze na výzkum kamene mudrců. A že perpetuum mobile nemáme jenom proto, že se dává příliš mnoho peněz na zdravotnictví.

Odpovědět


Re: Hodně štěstí

Milan Krnic,2019-01-13 22:33:12

Koukněte na video, makají tam na 3 směny, a jde jim to od ruky, tedy asi nedostatek financí nemají. Což takhle držet se tématu?

Odpovědět


Re: Re: Hodně štěstí

Alexandr Kostka,2019-01-14 03:26:53

Chápu to tak, že jste na žádné stavbě nikdy nebyl, protože takto opravdu intenzivní práce (natož na 3 směny) nevypadá. Dle videa je tam naprosto směšný počet zaměstnanců, po 11! letech výstavby to nedotáhli ani k hrubé stavbě. Jediné kde se prokazatelně opravdu něco dělao je instalatéřina. Natažené armatury a tlakové nádrže. Ale vidíte tam nějaké pracující například elektrikáře? Svářeče? Zedníky? Vidíte, že by jediná stavba měla takové maličkosti jako jsou okna nebo střecha? Nedochází vám, že podstatná část musí být naprosto normální zázemí, jako například kanceláře, šatny, záchody, nějaká kantýna atd? Budovy tohoto typu jsou i českým přístupem "lážo plážo" postavené za rok od kopnutí do země. Za 11 let ze zmíněného nemají NIC. Oproti tomuto tempu spěchá i Ťok s D1 a jejím průměrným "pracováním" jednoho dělníka na kilometr délky uzávěrky!

Odpovědět


Re: Re: Re: Hodně štěstí

Milan Krnic,2019-01-14 07:18:35

Vlastní interpretace, přes všechnu její popularitu, není potřeba, v tom videu to přímo píšou.

Odpovědět


Re: Re: Re: Hodně štěstí

Novák Jiří,2019-01-14 08:50:49

Pokud nejsou za 11 let schopni dodělat hrubou stavbu + rozvody, tak je to celé šlendrián a tunel a mělo by se to urychleně zrušit. Mmch, kolik už to spolykalo peněz? Pak by se dalo celkem snadno vypočítat, v jakém stavu tam ty kanceláře a kantýny měly být a porovnat to s tím, co tam ve skutečnosti stojí.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Hodně štěstí

Novák Jiří,2019-01-14 09:00:27

"Provozní náklady sdružení ITER (včetně agentur jednotlivých participujících zemí) jsou zhruba 200 mil. € ročně" - takže asi 5 mld. korun. To už by teda měla být stavba komplet hotová a to několikrát.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Hodně štěstí

Milan Krnic,2019-01-14 09:56:19

Navýšení z 6 mld EUR na 40 je zajímavé, ale nic o tom, co by a jak by mělo být kdyby, to neříká.
1 km vysokorychlostní tratě železniční 12-30 mil EUR, kurňa, to by se cestovalo. Jenže to se jen tak řekne. Marnost investic si dokáži představit jedině při vysoké korupci, a o té v souvislosti s ITER nevím. Nekupují šrouby 5x dráž nebo tak něco?

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Hodně štěstí

Vlado S.,2019-01-17 11:36:11

Dokážete si alespoň trochu představit, že součástky a materiály na takovouto stavbu se neobjednávají na aliexpressu ani Hornbachu? Že každá jednotlivá součástka musí být navržena, vyrobena a otestována znovu, byť už součástky se stejnými funkcemi existují, ale prostě musí vyhovět daleko extremnějším podmínkám? Teplota v jádru slunce je cca 14 mil. Kel. Ovšem pro potřeby reaktoru je potřeba daleko vyšší teploty (100 až 200 miliónů K), neboť nejsme schopni dosáhnout tlaku, který panuje v jádru slunce. Další součástky, a přistroje dokonce ještě ani neexistují a je potřeba je naprojektovat, vyrobit a otestovat. Nehledě na to, že stavba budovy ITERu je to nejméně náročné a většina vnitřního zařízení se samozřejmě vyvíjí a vyrábí jinde. Ve firmách, univerzitách, výzkumných institucích a podílejí se na tisíce lidí. Už jen na platech to dělá neskutečné číslo: Počítejme jen 5000 lidí, kteří na projektu pracují, průměrný plat bude dejme tomu 50 000 Kč. To dělá jen za jeden rok 3 mlr Kč. Ovšem tohle je velmi podhodnocené číslo.

Odpovědět


Re: Re: Re: Hodně štěstí

Roman Sobotka,2019-01-14 16:29:58

Ten areal je obrovsky, takze zazemi neni videt. Ale je tam nekolik velkych provoznich budov (velin) + sklady, montazni budovy atd. To vsechno bylo postavene behem prvnich 2-3 let. Pokud si date trochu prace, tak nejaky recentni obrazek arealu najdete tady:

https://www.iter.org/newsline/-/3193

Pracuje tam kazdy den nekolik tisic lidi, a nemyslim, ze se uplane flakaji. Ostatne maji na webu kameru, kde to muzete kontrolovat. Dale je to zkreslene faktem, ze jednotlive komponenty se vyrabi po celem svete a privezou se hotove:

https://www.iter.org/newsline/-/3201
https://www.iter.org/newsline/-/3203

Kazda malickost je prototyp, vyzaduje se extremni preciznost, takze bych toho netahal D1.

Odpovědět


Re: Hodně štěstí

Jiří Matuš,2019-01-14 13:38:41

Pohrdání křečky není na místě. Dobrý hospodář, na rozdíl od fanatického odborníka ví, že vše sousvisí se vším a až dojde k větší ekologické katastrofě, dotace na základní výzkum půjdou z kola ven jako první.

Odpovědět




Pro přispívání do diskuze musíte být přihlášeni
















Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace