Ruští fyzici z Fyzického technického ústavu A.F. Ioffeho v Petrohradu popsali iontové procesy přenosu tepla ve sférickém tokamaku. Výsledky výzkumu, který o další krok přibližuje vědce k vyřešení úkolu termojaderné syntézy, byly zveřejněny v magazínu Plasma Physics and Controlled Fusion. (Foto: All-Russian Scientific Research Institute of Experimental Physics)
Když se vědcům podaří ztělesnit myšlenku řízené termojaderné syntézy, získá lidstvo prakticky nevyčerpatelný zdroj energie. Termojaderné elektrárny jsou považovány za ekologicky čisté, v porovnání s jadernými v nich nedochází k výbušným reakcím a na rozdíl od spalování uhlovodíků nedochází k exhalaci kysličníku uhličitého a oxidu dusíku, jež přispívají ke globálnímu oteplování a znečišťují životní prostředí. Víc než to, neutrony z termojaderné syntézy dokážou zničit radioaktivní odpad v jaderných elektrárnách.
Pokusy v oblasti termojaderné syntézy probíhají po celém světě na speciálních zařízeních tokamacích, ve kterých je ohříván plyn lehkých prvků, vodíku, deuteria a tritia na 100 milionů stupňů, kvůli čemuž vzniká plazma: plyn z nabitých částic, iontů a elektronů. Zahřáté ionty plazmatu narážejí na sebe stejně jako v hloubi Slunce. Přitom vznikají jádra helia a uvolňují se neutrony, jejichž energie, která převyšuje výdaje na zahřívání plazmatu, může být použita v průmyslu a energetice.
Hlavním úkolem fyziků je naučit se udržet plazma uvnitř termojaderných zařízení s pomocí silného magnetického pole dost dlouhou dobu. Za tímto účelem je třeba nejen vědět, které procesy probíhají v tomto plazmatu, ale mít jejich matematický popis, aby existovala možnost je řídit. Znalost iontových procesů v plazmatu je rovněž potřebná pro projektování velkých zařízení, jako je mezinárodní termojaderný reaktor ITER.
Globus-M
V Ioffeho ústavu mají unikátní experimentální termojaderné zařízení, sférický tokamak Globus-M na průzkum chování plazmatu v laboratorních podmínkách, a ne v reaktoru.
Pracovníci ústavu prozkoumali a popsali proces iontové výměny tepla v plazmatu tokamaku Globus-M. Práci napomohl grant prezidentského programu výzkumných projektů Ruského vědeckého fondu.
„Potvrdili jsme, že zvláštnosti fyzikálních procesů v plazmatu sférického tokamaku Globus-M brání vzniku dodatečné ztráty tepla iontovým kanálem kvůli turbulenci plazmatu. Znamená to, že zařízení tohoto typu je dobrým základem pro vývoj nového kompaktního zdroje termojaderných neutronů,“ uvádí zpráva pro tisk Ruského vědeckého fondu slova vedoucího výzkumu, kandidáta fyzikálně matematických věd Gleba Kurskijeva.
Termojaderná syntéza (fúze) je tím efektivnější, čím je lepší zahřátí plazmatu, což potřebuje silné magnetické pole a elektrický proud v plazmatu. Naopak turbulence iontů plazmatu brání efektivnímu zahřátí: místo užitečných srážek se ionty odchylují a odcházejí z plazmatu, což porušuje jeho tepelnou izolaci. Vědci zhodnotili ve svém výzkumu míru přenosu tepla ve sférickém tokamaku Globus-M.
„Experimentálně potvrzený model výpočtu parametrů zahřátí plazmatu umožní vyprojektovat kompaktní zdroj vysoce energetických neutronů, jež se dají použít k dělení těžkých jader. V tomto procesu se rovněž dá získat energie. Náš výzkum podstatně urychlí vývoj a zavedení účinnějších jaderných systémů, které používají jak fúzi, tak dělení,“ vysvětlil Gleb Kurskijev.
Daný výzkum vědců doplňuje základní znalosti získané v důsledku experimentů v podobných evropských a amerických zařízeních. Po shrnutí výsledků experimentů bude pak možné vyprojektovat dokonalejší zařízení pro jaderné reakce syntézy, míní vědci.
Zdroj: snews.com
