TOKAMAK czyli jak zamknąć Słońce w obwarzanku ?

Prezentacja na temat: "TOKAMAK czyli jak zamknąć Słońce w obwarzanku ?"— Zapis prezentacji:

1 TOKAMAK czyli jak zamknąć Słońce w obwarzanku ?
dr inż. Monika Lewandowska

2 Światła wielkich miast na Ziemi widziane z kosmosu

3 Spalanie paliw kopalnych związane jest z emisją spalin, powodujących niekorzystne zmiany w środowisku

4 Siedem lekkich jąder atomowych odgrywających najważniejszą rolę w reakcjach kontrolowanej fuzji jądrowej

5 Synteza jądrowa jest źródłem energii Słońca i innych gwiazd

6 Reakcje syntezy jądrowej stosunkowo łatwe do przeprowadzenia na Ziemi
Otrzymywanie trytu

7 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.

8 W bardzo wysokich temperaturach elektrony odrywają się od atomów tworzy się zjonizowany gaz zwany plazmą

9 Zdjęcie gorącej plazmy wykonane przez okienko kwarcowe w komorze tokamaka JET

10 Warunek zapłonu plazmy
Temperatura plazmy Ti : milionów oC Gęstość plazmy ni : m-3 (około 1 mg/m3) Czas utrzymania energii tE : ok. 5 s

11 Na cząstki naładowane poruszające się w polu magnetycznym działa siła Lorentza:
Powoduje ona wirowy ruch ładunków wokół linii sił pola magnetycznego z częstotliwością cyklotronową:

12 Kolumna plazmy w polu magnetycznym

13 Pola magnetyczne utrzymujące plazmę w tokamaku

14 Podstawowe elementy systemu pól magnetycznych w tokamaku (JET)

15 Kabel nadprzewodzący zaprojektowany do zastosowania w cewkach magnetycznych tokamaka ITER

16 Podstawowe metody wytwarzania i ogrzewania plazmy

17 Antena używana do ogrzewania plazmy za pomocą fal elektromagnetycznych w ścianie komory tokamaka TORE SUPRA

18 Zasada wytwarzania wysokoenergetycznej wiązki atomów neutralnych

19 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

20 Uproszczony schemat budowy tokamaka JET (w przekroju)

21 Widok tokamaka JET

22 Wnętrze komory tokamaka JET

23 Wnętrze komory tokamaka TEXTOR

24 Postęp badań nad fuzją jądrową

25 Zasada działania przyszłych elektrowni termojądrowych

26 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

27 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 t t 32 t UO2 100 km2 Europa 50 km2 Sahara 100 kg D 150 kg T (300 kg 6Li) t CO2 t SO2 t NOx 32 t odpadów radioaktywnych 400 kg He

28