TOKAMAK czyli jak zamknąć Słońce w obwarzanku ? dr inż. Monika Lewandowska
Światła wielkich miast na Ziemi widziane z kosmosu
Spalanie paliw kopalnych związane jest z emisją spalin, powodujących niekorzystne zmiany w środowisku
Siedem lekkich jąder atomowych odgrywających najważniejszą rolę w reakcjach kontrolowanej fuzji jądrowej
Synteza jądrowa jest źródłem energii Słońca i innych gwiazd
Reakcje syntezy jądrowej stosunkowo łatwe do przeprowadzenia na Ziemi Otrzymywanie trytu
Jądra deuteru i trytu łączą się ze sobą W wyniku reakcji fuzji powstaje jądro helu-4 oraz neutron i wydziela się łącznie 17.6 MeV energii.
W bardzo wysokich temperaturach elektrony odrywają się od atomów tworzy się zjonizowany gaz zwany plazmą
Zdjęcie gorącej plazmy wykonane przez okienko kwarcowe w komorze tokamaka JET
Warunek zapłonu plazmy Temperatura plazmy Ti : 100-200 milionów oC Gęstość plazmy ni : 2-3 m-3 (około 1 mg/m3) Czas utrzymania energii tE : ok. 5 s
Na cząstki naładowane poruszające się w polu magnetycznym działa siła Lorentza: Powoduje ona wirowy ruch ładunków wokół linii sił pola magnetycznego z częstotliwością cyklotronową:
Kolumna plazmy w polu magnetycznym
Pola magnetyczne utrzymujące plazmę w tokamaku
Podstawowe elementy systemu pól magnetycznych w tokamaku (JET)
Kabel nadprzewodzący zaprojektowany do zastosowania w cewkach magnetycznych tokamaka ITER
Podstawowe metody wytwarzania i ogrzewania plazmy
Antena używana do ogrzewania plazmy za pomocą fal elektromagnetycznych w ścianie komory tokamaka TORE SUPRA
Zasada wytwarzania wysokoenergetycznej wiązki atomów neutralnych
Największe tokamaki Tokamak Kraj R [m] I [MA] B [T] Rok ITER JET JT-60U TFTR Tore Supra DIII-D ASDEX TEXTOR FT-U Świat UE Japonia USA Francja Niemcy Włochy 6.2 2.96 3.2 2.5 2.4 1.67 1.75 0.82 15 7 4.5 2.7 2.0 3.0 1.4 0.8 1.2 5.3 3.5 4.4 5.6 4.2 2.1 2.6 7.5 2015 1983 1991 1982 1988 1986 1994 1992
Uproszczony schemat budowy tokamaka JET (w przekroju)
Widok tokamaka JET
Wnętrze komory tokamaka JET
Wnętrze komory tokamaka TEXTOR
Postęp badań nad fuzją jądrową
Zasada działania przyszłych elektrowni termojądrowych
Zalety fuzji jądrowej jako źródła energii Ogromne ilości uwalnianej energii Bezpieczeństwo Obfite zasoby paliwa (deuteru i litu) Bieżąca eksploatacja nie wymaga przewozu materiałów radioaktywnych Brak emisji gazów cieplarnianych Jeśli do budowy zostaną wykorzystane odpowiednie materiały, odpady radioaktywne nie staną się ciężarem dla przyszłych pokoleń
32 t odpadów radioaktywnych Porównanie zużycia paliw potrzebnych do rocznej produkcji elektryczności o mocy 1000 MW Źródło energii Zużycie Odpady Węgiel kamienny Ropa naftowa Rozszczepienie jądra Ogniwa fotowoltaiczne Fuzja jądrowa 2 700 000 t 1 900 000 t 32 t UO2 100 km2 Europa 50 km2 Sahara 100 kg D 150 kg T (300 kg 6Li) 10 000 000 t CO2 219 000 t SO2 29 000 t NOx 32 t odpadów radioaktywnych 400 kg He
www.jet.efda.org