Domů
Technologie
Pokrok v jaderné fúzi: Vědci zkoumají nový způsob zažehnutí plazmatu

Pokrok v jaderné fúzi: Vědci zkoumají nový způsob zažehnutí plazmatu

Pro úspěšné ovládnutí jaderné fúze je jedním z klíčových kroků vytvoření plazmatu, které fúzním reaktorům slouží jako palivo. Vědci z americké Princetonské laboratoře fyziky plazmatu (PPPL) nyní svou analýzou potvrdili efektivitu nového způsobu pro zažehnutí plazmatu pro budoucí kompaktní sférické fúzní reaktory.

Tradiční toroidní tokamaky, experimentální fúzní reaktory, běžně využívají solenoid umístěný ve středu reaktoru, který svým magnetickým polem dokáže nastartovat plazma nutné pro zažehnutí fúzní reakce.

Jelikož kompaktnější sférické tokamaky ve svém středu nemají pro silný solenoid tolik prostoru jako tradiční toroidní reaktory, vědci musí hledat nové inovativní metody pro vytvoření magnetického pole nutného pro nastartování reaktoru.

Jednu z těchto metod, takzvanou přechodnou koaxiální šroubovicovou injektáž (CHI), nyní podrobili analýze vědci z americké Princetonské univerzity. Tato metoda nevyužívá solenoid ve středu reaktoru, ale elektrody umístěné nad a pod tokamakem.

„Na co jsme se primárně zaměřili, byla počáteční fáze formování plazmatu. To nám pomohlo vytvořit úplný obraz o tom, jak výboj CHI funguje,“ říká hlavní autor studie Kenneth Hammond, fyzik PPPL.

Uvolněný prostor by mohl přinést jisté výhody. Mohl by být využit například k zesílení magnetického pole, které udržuje plazma a tím zlepšuje chod reaktoru. Stabilizace plazmatu je rovněž velmi důležitá pro úspěšné zkrocení fúze. V této oblasti posouvá lidstvo o krok dále nová metoda, kterou vyvinuli vědci ze Spojených států a Jižní Koreje. Eliminace solenoidu by také mohla zjednodušit konstrukci kompaktních tokamaků.

„V případě úspěchu by CHI mohlo poskytnout prostor pro vnitřní komponenty, které by mohly zlepšit výkon sférických zařízení. Je potřeba rozvíjet další technické detaily na experimentální úrovni, které mohou fungovat i v rámci demonstračního zařízení a eventuálně ve fúzní elektrárně,“ říká Tom Brown, hlavní inženýr PPPL, který pomohl navrhnout koncepci budoucího sférického zařízení.

Škálovatelnost CHI ověří až další experimenty

Vědci prozatím otestovali škálovatelnost metody CHI v simulacích pomocí Tokamak Simulation Code, programu vytvořeného na PPPL, jež slouží k modelování chování plazmatu.

Budoucí experimenty by měly proběhnout na sférickém tokamaku URANIA, který nevyužívá centrální solenoid. Vědci experimentálně ověří nastartování plazmatu pomocí dvou nezávisle ovládaných elektrod, které by měly celému systému poskytnout větší flexibilitu.

„Přestože CHI nebylo nikdy odzkoušeno na reaktoru většího měřítka, jsme optimističtí, že stejné vztahy budou platit i při větší velikosti se silnějšími magnetickými poli,“ dodává Hammond.

 

Mohlo by vás zajímat:

Komentáře(16)
Bob
18. duben 2019, 13:41

"Pro úspěšné ovládnutí jaderné fúze je jedním z klíčových kroků vytvoření plazmatu, které fúzním reaktorům slouží jako palivo. Vědci z americké Princetonské laboratoře fyziky plazmatu (PPPL) nyní svou analýzou potvrdili efektivitu nového způsobu pro zažehnutí plazmatu pro budoucí kompaktní sférické fúzní reaktory."------ Získávat energii fúzí je nesmysl. K fúzi je nuté energii dodávat, nikoliv z ní energii získávat. Problém vědců je v tom, že ve skutečnosti vpodstatě nevědí co je teplo. Slunce nevytvárí teplo fůzí!

Vilém Kalaš
18. duben 2019, 18:45

Bobe, zapomněl jste dodat: "... a Einstein byl vůl."

Bob
19. duben 2019, 21:52

Milý Viléme. Máte pravdu. Mám sepsanou novou teorii o vzniku Vesmíru a hmoty. Celý rukopis má jen 24 stran formátu A4; tam skutečně píšu, že Einsteinova rovnice E=m.c2 je nesmysl. Také tam píšu, že posledním skutečným vědcem v oboru jaderné fyziky byl Maxvell. Od dob tohoto vědce se vědci v tomto oboru zabývají jen fantazijními nesmysly. Svůj rukopis jsem s nabídkou na vydání zaslal nakladatelství Masarykovy i Karlovy univerzity a dalším dvoum nakladatelatvím a všude mne ignorují. Žádných recenzí jsem se nedočkal. Je mi jasné pane vědátore, že mě máte za vola. Já jsem Einsteina za vola neoznačil, ale, když to musí být, tak s Vámi souhlasím. Zakřivit prostor a vymyslit časoprostor proto, že neumím nijak definovat sílu, je pitomost. Vždyť prostor i čas jsou imaginární pojmy vytvořeny myslí člověka za účelem vzájemného dorozumívání a nemůžou se fyzikálně projevovat. Slunce nezakřivuje prostor. Kolem Slunce je zakřivené silové pole, které tvoří éter a éter je tvořen elektrony. Elektron je koule v kouli z dvou druhů plazmy. Je to však jiná plazma. Plazma vědců je jen silně teplotou rozrušená hmota. Nemůžu zde uvádět celou teorii. Alespoň ještě jeden fakt vy namyšlení vědátoři. Není třeba žádné silné jaderné síly, protože proton jsou tři částice a ne jedna. Je to vazba elektron-pozitron-elektron. Neutron je ze čtyř částic atd. Má teorie je potvrzená existencí Zlatého řezu ve tvorbě v přírodě i celém Vesmíru. Existují jen dvě síly - dostředivá a odstředivá a obě mají původ v síle setrvačné. Celý Vesmír je elektrický. Samozřejmě není možné mou teorii zveřejnit, protože ....... !!! Já nemám prostředky k zveřejnění, nevadí; ale blbce vy mudrlanti živící se "vědou", ze mne nedělejte.

Carlos
19. duben 2019, 22:08

Ale to je mi zajímavé? Co to je? Elektrický vesmír? Mám kamaráda, celkem dobrý matematik, vynikající elektrotechnik (slaboproud), a nadšenec do okrajových oblastí fyziky, byla by možnost abyste ten rukopis dal někde na Uložto, nebo asi pro Vás lépe poslal přes leteckou poštou, že by se na to podíval. Sice to není asi publikace, ve vědeckém časopise, ale třeba by Vám k tomu také mohl něco říct, jistě Vám to neukradne.

Bob
20. duben 2019, 11:14

Milý Karlosi, nebojím se, že mi něco někdo ukradne, přesto jsem se proti tomu pojistil. Tu mou teorii jsem napsal už před devatenácti roky, ale nesnažil jsem se o oficielní zveřejnění. Nyní jsem již devatenáct let v důchodu a tak jsem můj rukopis trochu upravil, něco přidal, něco ubral a snažím se o to, aby po mě zde také něco pozitivního zůstalo. Nejsem elektrikář, ale pro elektrkáře, by mé názory mohly být prospěšné. Např. běží-li proud, neběží elektrony, ale dva"hadi"obtočené kolem sebe z kladné a záporné plazmy. (Má plazma je však úplně něco jiného než je "vědecká" plazma.) Viděl jste jistě obrázky hadů v pyramidách v Gíze. Co myslíte, že představují? Vyrábět energii fúzí je nesmysl. Co myslíte, že je ta permeabilita vakua. Kolem nás je moře elektrické energie! Co myslíte,že jsou ty prý pomyslné magnetické siločáry? Když mi pošlete adresu, pošlu Vám kopii toho mého elaborátu. Bob. bobjesina@seznam.cz

Petr Lukeš
18. duben 2019, 20:10

Toto není pravda. Naopak sloučením dvou atomů do jakéhokoliv atomu s menším nukleonovým číslem, než je železo, se energie uvolní. A u vodíku (a deuteria a tritia) je tato energie na jeden nukleon (=proton nebo neutron), který se reakce účastní, asi 7 až 8-krát vyšší, než energie na nukleon, která se uvolní štěpením uranu. Problémem jaderné fúze je v zásadě natlačit k sobě ty vodíky (teda spíš deuteria a tritia) tak blízko, aby se mohly sloučit a, ikdyž je to problém zatím nepřekonaný, je to spíš technologická záležitost.

RK
18. duben 2019, 22:31

Bylo by vynikající co nejdříve zvládnout bezneutronovou fúzi s přímým magnetohydrodynamickým generováním elektrické energie do přenosové soustavy. Možná nám stvořitel zanechal v potenciálové bariéře nějaká skrytá dvířka, díky kterým by bylo možné za přesně stanovených podmínek zvýšit pravděpodobnost průchodu částice bariérou při použití nižší energie (teploty).

Carlos
19. duben 2019, 23:05

Aneutronická fúze, hádám myslíte borovo-protonovou, má velmi malou energetickou výtěžnost, asi 8MeV, lépe by na tom asi byla protonovo-lithiová, kde je to kolem 18MeV, D-T má souhrnně asi 17MeV. Jenže teť je ten problém, sice vyrobit proud protonů není problém, stačí nám, když to přeženu, kuchnout pentodu, na G2 dát silné kladné pole a na G3 záporné, mezi K a G2 je urychlíte a G3 je oholí a odpudí k terčíku, má to pár ale. Třeba účinnost výroby dostatečného množství protonů bude asi problém, další problém je pravděpodobnost zásahu jádra v terčíku. Další že ne se lithiový terčík rozteče při 180°C, takže následný parní okruh nebude moc účinný...

pokud byste chtěl proti sobě hnát proud lithia a protonů v podobě nějakého plynu... nevím, neumím si to představit.

MHD se asi nebude používat v klasických zařízeních, nejspíš by to celý reaktor destabilizovalo a fúze zhasla.

Ano, takové divné neprobádané kousky světa jsou, ale jestli tu stvořitel nechal to po čem pátráte nevím. Víte ono jde všechno asi se dá vymyslet i prostředí s rychlostí světla vyšší než je ve vakuu, ale takové nevyrobíte. Pokud se pamatuji tak rychlost světla v prostředí je závislá na permitivitě a permeabilitě nepřímo úměrně. Takže by bylo třeba prostředí tak aby výsledný součin obou byl menší než součin obou pro vakuum. Máme takové? Ne.

Teoreticky si můžeme definovat jakoukoliv látku, vymyslet jakýkoliv stroj, přístup tak aby fungoval a dost možná to ani nebude odporovat fyzice, ale nevyrobíte to. Možná z toho může vzniknout z toho něco úplně jiného, co já vím, ale jedna věc je papír, druhá realita. Vemte si provařený scam MEG, ten neměl odkud brát energii (pominu nějakou obskurnost), ale uspořádání s řídicími cívkami by mohlo být základem nějakého magnetického tranzistoru.

Jednou za X let se objeví článek o nantenách, nebo anglicky též optical rectenna, které by neměly být vázány, na rozdíl od solárních článků, carnotovým cyklem. No dohnáno do důsledku to umí udělat samochladící mražák, pokud se to přesune do tepelného spektra. Popravdě tomu moc šanci nedávám.

Asi tři roky dozadu byl na netu hitem "magnetický zesilovač", což je známé sto roků jako přesytka, tedy "trafo" se střídavým a stejnosměrným vinutím, kde se protékající střídavý proud dá regulovat předmagnetizací jádra.

Vladimir
19. duben 2019, 02:41

No a proč se nestřílejí proti sobě ta deuteria a tritia ?

(jako třeba v tom zařízení ve Švýcarsku?)

Xzeit
19. duben 2019, 18:00

Bobe, tak tam zavolej a vše jim řekni. Třeba jim to pomůže.

Petr
20. duben 2019, 10:50

Bobovi by spíš pomohlo, kdyby se vrátil do školy alespoň na hodiny fyziky.

Jaroslav Fridrich
21. duben 2019, 00:14

Proboha, kam na to chodíte? I na slunci funguje fůze stejně. 6H2(2)>>>2Li3(5)+ 2e-. >>>2He(4)+2P Kdyby to tak nefunfovalo, nebyla by ani vodíková bomba. Tato reakce umožňuje trvale fůzi udržet, ale chce to dostatek času. Znám mnohem jednodušší způsob, jak to zprovoznit, ale to by chtělo vědce s nedegradovaným myšlením.

ufo
18. duben 2019, 20:06

Slunce je skutecne jaderny reaktor. Jaderna Fuze byla zapalena vysokou teplotou plynu vodiku. Zdroj tepla je skutecne jaderna fuze, dokavad vodik neshori na He.

náhodný kolemjdoucí
18. duben 2019, 20:28

Prosím, domluvte si exkurzi s vysvětlením na Ústavu fyziky plazmatu. Zcela se s nimi půjde domluvit na pomoci s recenzí/korekturou článku. Dokonce Vám mohou zažehnutí plazmatu ukázat přímo v Praze (ano, dosahuje se ho bezproblémů i na malých zařízeních, například na COMPASu).

Je s fúzí problém se zažehnutím plazmatu?

Minimálně u tokamaků (včetně těch sférických) nikoliv.

Indukční zažehnutí, o kterém tu píšete, stejně nemůže dosáhnout fúzních teplot/tlaků (protože vodivost plazmatu s teplotou klesá, a ohmický ohřev je tedy pro vysoké teploty naprosto neefektivní).

Fúzních podmínek se dosahuje až s dodatečnými ohřevy (např. mikrovlnný či vstřikovače neutrálních částic).

Celý článek je tedy o něčem, co není pravda: CHI nijak nezjednodušuje opravdové problémy, kterými jsou ELMy a udržení plazmatu (případně "inženýrské" problémy s extrémním rozdílem teplot a bombardováním stěn rychlými neutrony).

náhodný kolemjdoucí
18. duben 2019, 22:22

oprava: vodivost plazmatu s teplotou roste (odpor klesá)

Eduard Majling
19. duben 2019, 09:13

Dobrý den,

děkuji za informaci. Článek nicméně nikde nezmiňuje, že problémem fúze je "zažehnutí" plazmatu. Možná zde došlo k nedorozumnění, kdy "zažehnutím plazmatu" bylo myšleno jeho vytvoření, jak je uvedeno v úvodu i dále v článku, a ne "zažehnutí" samotné fúzní reakce. Článek pouze popisuje novou metodu vytvoření plazmatu, která by se mohla uplatnit u kompaktnějších sférických reaktorů, které na rozdíl od klasických toroidních reaktorů nemají k dispozici tolik vnitřního prostoru, jenž by tak mohl být využit k jiným účelům.

Co se týče řešení problematiky ELM, té byl již dříve věnován jiný článek, na který se můžete dostat rozkliknutím odkazu v 6. odstavci tohoto článku či na adrese https://oenergetice.cz/jaderne-elektrarny/krok-blize-jaderne-fuzi-vedci-nalezli-zpusob-reaktoru-zkrotit-plazma/.

Přeji pěkný den,

EM

Komentáře pouze pro přihlášené uživatele

Komentáře v diskuzi mohou pouze přihlášení uživatelé. Pokud ještě účet nemáte, je možné si jej vytvořit na stránce registrace. Pokud již účet máte, přihlaste se do něj níže.

V uživatelské sekci pak můžete najít poslední vaše komentáře.

Přihlásit se