Největší stellarátor Wendelstein 7-X vyrobil první vodíkové plazma  
Spolková kancléřka Angela Merkel osobně spustila na stellarátoru Wendelstein 7-X výrobu prvního vodíkového plazmatu. Projekt tím zahájil vědecké experimenty.

 

První vodíkové plazma ve stellarátoru Wendelstein 7-X. Kredit: IPP.
První vodíkové plazma ve stellarátoru Wendelstein 7-X. Kredit: IPP.

Z německého stellarátoru Wendelstein 7-X se stala mediální stálice. Max Planck Institut fyziky plazmatu (IPP) a Univerzita v Greifswaldu postavili největší stellarátor na světě. Jeho stavba sice měla osmileté zpoždění a dvakrát překročila původní rozpočet, od svého dokončení ale Wendelstein 7-X nezaváhal.

Kancléřka sleduje výsledek po stištění tlačítka. Kredit: IPP, Norbert Fellechner.
Kancléřka sleduje výsledek po stištění tlačítka. Kredit: IPP, Norbert Fellechner.


Stellarátor žhaví plazma vlastně už od 10. prosince 2015. Až doteď to ale bylo héliové plazma, které Wendelstein 7-X vyrobil už více než 300 krát. Jenže héliové plazma ve stellarátoru, to není tak úplně věda. Je to spíš údržba. Zážehy héliového plazmatu totiž primárně slouží k vyčištění nádoby na udržení plazmatu. Čím čistší je stěna této nádoby, tím vyšší teplotu dosáhne plazma. Nakonec to bylo až 6 milionů stupňů Celsia.

Výroba héliového plazmatu také posloužila k testování celého zařízení, zejména přístrojů pro měření dat. Tým stellarátoru si proklepl rentgenové spektrometry, interferometry, zařízení pro měření rozptylu laserového světla i video diagnostiku. Podle šéfa projektu Thomase Klingera to všechno dobře dopadlo a stellarátor Wendelstein 7-X připravili na další klíčový krok – přechod z héliového plazmatu na vodíkové. Právě vodíkové plazma je přitom tím pravým objektem výzkumu projektu Wendelstein 7-X.

Montáž komplikovaného stellarátoru Wendelstein 7-X. Kredit: IPP, Dag Hathiramani.
Montáž komplikovaného stellarátoru Wendelstein 7-X. Kredit: IPP, Dag Hathiramani.


Zahájení vědeckého výzkumu na stellarátoru Wendelstein 7-X je dalším významným milníkem v historii tohoto pozoruhodného experimentu. A něco takového si žádá oslavu. Do Greifswaldu sezvali četné vědce i politiky. Dnes, 3. února 2016 proběhla slavnostní ceremonie, na které kancléřka Angela Merkel stiskem tlačítka vstřelila 2 megawattový mikrovlnný pulz do špetky plynného vodíku. Atomy vodíku přišly o elektrony a plyn se přeměnil na nesmírně horké a řídké vodíkové plazma. Ať už si o politice kancléřky, vzděláním fyzičky, myslíme cokoliv, nepochybně je pod obrovským tlakem, jaký by autor komentáře nikomu nepřál. A zažehnutí vodíkového plazmatu, to musel být úžasný pocit.

Max-Planck-Institut für Plasmaphysik.
Max-Planck-Institut für Plasmaphysik.


Podle Hanse-Stephana Bosche z IPP Wendelstein 7-X udržel vodíkové plazma o teplotě 80 milionů stupňů Celsia v náruči magnetického pole supravodivých magnetů po celou čtvrtinu sekundy. Tím velice potěšil své tvůrce a předčil očekávání. Úvodní experimentování na podobných hodnotách bude na stellarátoru trvat asi do půlky března. Pak ho čeká první upgrade, po kterém by měl Wendelstein 7-X podle Klingera zvládnout silnější mikrovlnné pulzy, vytvořit plazma o vyšší teplotě a udržet ho po dobu 10 sekund. Během následujících 4 let čeká stellarátor více takových vylepšení, která by měla umožnit mikrovlnné zážehy o výkonu 20 megawattů a udržení plazmy po dobu 30 minut. Wendelstein 7-X sice neumí vyrábět použitelnou energii, pro vývoj fúzní energetiky je ale k nezaplacení. Jestlipak se už tokamaky bojí o budoucnost?


Video:  Wendelstein 7-X Ceremony on occasion of the first hydrogen plasma


Literatura
IPP 3. 2. 2016.

Autor: Stanislav Mihulka
Datum: 04.02.2016
Tisk článku

Písemná a elektronická komunikace 1 pro SŠ a veřejnost - Kroužek Jiří, Kuldová Olga
Knihy.ABZ.cz
 
 
cena původní: 189 Kč
cena: 160 Kč
Písemná a elektronická komunikace 1 pro SŠ a veřejnost
Kroužek Jiří, Kuldová Olga
Související články:

Kdy se bude jaderná fúze využívat pro výrobu energie?     Autor: Vladimír Wagner (03.12.2008)
Zachrání jadernou fúzi divoce tvarované stellarátory?     Autor: Stanislav Mihulka (25.10.2015)
Zbrusu nový stellarátor Wendelstein 7-X už žhaví plazma     Autor: Stanislav Mihulka (12.12.2015)



Diskuze:

Jestlipak se už tokamaky bojí o budoucnost?

Jan Krásenský,2016-02-06 06:41:03

A měly by?
http://www.scmp.com/tech/science-research/article/1909796/new-dawn-chinese-scientists-move-step-closer-creating

Odpovědět


Re: Jestlipak se už tokamaky bojí o budoucnost?

Josef Hrncirik,2016-02-06 21:31:05

Dík za odkaz.
KS PRC nic netají.
Alles klapt nach dem plan. Wir schaffen das.
Grilovali 100s při 50 MK H plasma koncentrace 3*10**19 ks H+/m3

Odpovědět

minule aspoň napsali etwa zehn miligrame helium

Josef Hrncirik,2016-02-05 21:55:36

ohlazování plazma radiací více závisí na koncentraci plazma a nečistot než na teplotě

Odpovědět

Martin Pecka,2016-02-05 00:40:33

Vždyť Stanislav píše "pro vývoj fúzní energetiky je ale k nezaplacení". Na uhlí se teď prostě ohled nebere. A můžeme se uklidňovat třeba i tím, že jim zrovna na pobřeží pořádně fouklo, a tak uhlí pálit nemuseli =)

Odpovědět

Dotaz na zářivost plasmy

Drahomír Strouhal,2016-02-04 09:36:22

Nejde mi ani tak přímo o stelátor, jako spíš o obecné chování plasmy. Předpoklad je takový, že sebereme vodíku všechny elektrony pryč. Nemá tedy potenciál emitovat fotony změnou polohy elektronu mezi orbitaly. Proton si to tedy valí rychlostí 0,999c a obíhá si svoji trasu v magnetických křivkách.

A nyní otázka: Může takový proton, chycený to magnetické pasti, zářit?

Odpovědět


Re: Dotaz na zářivost plasmy

Martin Zikmund,2016-02-04 10:56:46

Proton samotný ne. Protony jsou částice, které mohou cestovat napříč vesmírem bez rozpadu. Ale při D-T fúzi k uvolnění energie samozřejmě dochází.

Odpovědět


Re: Dotaz na zářivost plasmy

Vojtěch Kocián,2016-02-04 13:17:30

Zářit může při změně směru cyklotronovým zářením, pokud obíhá dostatečně rychle. K vyzáření fotonu by mohlo dojít i při interakci dvou protonů, kdy sice nesfúzují, ale také změní směr svého letu.

Odpovědět


Re: Dotaz na zářivost plasmy

Marcel Brokát,2016-02-04 13:48:58

Hmm. Když vezmu v úvahu zjednodušení - tedy, že tam jsou pouze protony a ty spolu neinteragují, jako zdroj elmag záření by mohl sloužit pohyb protonů po zakřivené dráze, při kterém se emituje synchrotronové záření...

Odpovědět


Re: Re: Dotaz na zářivost plasmy

Martin Zikmund,2016-02-04 15:41:07

Pokud se nepletu, ve stellarátoru se využívá D-T fúze, tedy fúze jádra deuteria (1 neutron) s jádrem tritia (2 neutrony). Díky vysoké teplotě je možné překonat elektromagnetickou odpudivou sílu mezi protony. Při sloučení pak unikne jeden neutron, což by měl být právě hlavní zdroj energie.

Odpovědět


Re: Re: Re: Dotaz na zářivost plasmy

Petr Kr,2016-02-04 16:49:56

Energie je hlavně dána rozdílem hmotností "atomů" vstupujících do reakce a hmotností látek z reakce vystujících: E = (suma Min - suma Mout) * c *c

Odpovědět


Re: Dotaz na zářivost plasmy

Josef Hrncirik,2016-02-06 10:35:54

Wiky Lawson criteria dají vrorec pro brzdné záření plazma D+T. Je tam čtverec koncentrace *odmocnina teploty. Pro z Wiki: 30 m3 při 3*10**20 ks(D či T)/m3 a T=100 MK to dá 3,8 MW. V reaktoru je tedy cca 37 mg směsi D+T majících celkem tepelnou energii 75 MJ a formálně by to tedy chládlo při konstantní počáteční rychlosti 75 MW*s/3,8 MW = 19,7 s, což je někdy chápáno jako efektivní doba zadržení tepla tj. ohřevu.
Vyzářený výkon asi extrémně závisí na čistotě plazma a možná i již na obsahu ev. He popelu.

Odpovědět

Kolik vodíku ohřáli a jakou energii utratili

Josef Hrncirik,2016-02-04 07:06:46

celkem a z toho v plasma? Bylo to skutečně všechno ohřáto min. na 80 MK po celou 1/4 s?

Odpovědět


Re: Kolik vodíku ohřáli a jakou energii utratili

Drahomír Strouhal,2016-02-04 09:24:43

Já myslím, že zrovna v tomto případě je to irelevantní.

Odpovědět


Tedy na rovinu. Přivezla dost tritia?

Josef Hrncirik,2016-02-04 15:53:17

Odpovědět


Re: Re: Kolik vodíku ohřáli a jakou energii utratili

Milan Krnic,2016-02-04 22:22:38

Irelevantní myslíte proto, že jde o výzkum?

Napadá mě, spíš rovnou kolik uhlí na to spálili :-)

Odpovědět


Re: Re: Re: Kolik vodíku ohřáli a jakou energii utratili

Jakub Beneš,2016-02-05 20:17:28

irelevantni, protoze pristroj se teprve zacina serizovat. az reknou ze je serizen a vse funguje spravne, tak teprve ma smysl zkusit ho s necim srovnat.

Odpovědět


množství vodíku by byl jediný jednoznačný technicky relevantní údaj

Josef Hrncirik,2016-02-06 09:54:22

Odpovědět




Pro přispívání do diskuze musíte být přihlášeni