Týdeník věnovaný aktualitám a novinkám z fyziky a astronomie. Vydavatel: AGA (Aldebaran Group for Astrophysics) Číslo 28 – vyšlo 11. července, ročník 3 (2005) © Copyright Aldebaran Group for Astrophysics Publikování nebo šíření obsahu je zakázáno. ISSN: 1214-1674, Email: bulletin@aldebaran.cz

28/2005

ITER bude postaven v EU

Jiří Hofman

Šest partnerů, kteří spolupracují na projektu (Čína, Evropská Unie, Japonsko, Jižní Korea, Rusko a USA) se 28. června 2005 dohodlo, že pokusný termojaderný reaktor ITER postaví ve středisku jaderného výzkumu Cadarache nedaleko francouzského města Marseille.

ITER – původně zkratka pro „International Thermonuclear Experimental Reactor“, dnes se název odvozuje z latinského slova „iter“, které znamená „cesta“. Předpokládaný výkon reaktoru je 500 MW, stavba probíhá v blízkosti francouzského hradu Cadarache. Reaktor bude mít průměr 6 metrů. Tento dosud největší tokamak ITER by měl být uveden do provozu kolem roku 2025. Předpokládá se, že půjde o poslední pokusný reaktor před stavbou první skutečné termojaderné elektrárny. Termojaderná fúze – jaderná syntéza, při které se slučují lehčí prvky na prvky těžší a uvolňuje se energie. Jaderná fúze může probíhat tehdy, když jádra překonají odpudivé coulombovské síly a přiblíží se na dosah jaderných sil. K tomu je zapotřebí velkých tlaků a teplot. Přirozeným způsobem probíhá fúze v nitru hvězd. K praktickému využití na Zemi přicházejí v úvahu dvě reakce: slučování deuteria na helium nebo tritium a slučování tritia a deuteria na helium. Tokamak – TOroidnaja KAmera s MAgnitnymi Katuškami, jedná se o obří transformátor, jehož sekundární obvod je tvořen velmi horkým ionizovaným plynem – plazmatem. Plazma je drženo v pracovním prostoru toroidálního tvaru. Zařízení je používáno k udržení plazmatu pro termojadernou fúzi. Princip tokamaku navrhli po druhé světové válce Igor Tamm a Andrej Sacharov v bývalém Sovětském svazu. Největší tokamak (ITER) je budován v jižní Francii v blízkosti hradu Cadarache, průměr komory bude mít 6 metrů, se spuštěním se počítá po roce 2025. Plazma – kvazineutrální soubor nabitých a neutrálních částic, který vykazuje kolektivní chování. Lidsky to znamená, že se v dané látce nachází elektricky nabité částice. Kladné a záporné náboje se navzájem kompenzují, takže celek je elektricky neutrální. Částice jsou schopné reagovat na elektrická a magne­tická pole jako celek. Plazma vzniká odtržením elektronů z elektric­ké­ho obalu atomárního plynu nebo ionizací molekul. S plazmatem se můžeme setkat v elektrických výbojích (blesky, jiskry, zářivky), v polárních zářích, ve hvězdách, ve slunečním větru a v mlhovinách. Pro plazma jsou typické silně nelineární jevy a nestability. Přes 99 % atomární látky ve vesmíru je v plazmatickém skupenství.

Historie projektu

ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor – Mezinárodní termojaderný pokusný reaktor, iter také znamená latinsky cesta) je projektem na stavbu prvního opravdu energeticky využitelného termojaderného reaktoru. Poprvé probírali myšlenku na stavbu podobného zařízení Michail Gorbačov a Ronald Reagan v polovině osmdesátých let minulého století, ale podrobný technický plán byl připraven až v roce 2001.

Diskuze o místě stavby se vedly půl druhého roku. Evropská unie samozřejmě navrhovala stavbu na svém území, v čemž ji podporovalo Rusko a Čína. Proti nim stál japonský návrh na stavbu v Rokkašo-mura asi 600 km severně od Tokia. Ten podporovali zbývající členové – USA a Jižní Korea.

Nyní je už jisté, že zvítězila Evropská unie. Protože se však jedná o velmi prestižní projekt, který bude stát asi deset miliard euro a který má v současnosti třicetiletý plán, dostalo Japonsko jako kompenzaci příslib dvaceti procent pracovních míst ve výzkumu a deseti procent dodávek. Dále bude EU prosazovat Japonsko na místě šéfa projektu. V zemi vycházejícího Slunce bude i část ředitelství projektu. EU se bude také podílet zhruba 340 miliony euro na financování souvisejících výzkumů v Japonsku, například na testování materiálů a na výstavbě výpočetního centra. Pokud by se v budoucnu došlo k závěru, že je vhodné postavit předváděcí reaktor, EU bude podporovat opět Japonsko.

Řez tokamakem ITER

Stavba začne již koncem tohoto roku a měla by být dokončena v roce 2015. Poté bude reaktor 20 let v testovacím provozu. Reaktor nebude vyrábět elektřinu, pouze 500 MW tepla.

Technické parametry

V reaktoru bude 837 m³ plazmatuPlazma – kvazineutrální soubor nabitých a neutrálních částic, který vykazuje kolektivní chování. Lidsky to znamená, že se v dané látce nachází elektricky nabité částice. Kladné a záporné náboje se navzájem kompenzují, takže celek je elektricky neutrální. Částice jsou schopné reagovat na elektrická a magne­tická pole jako celek. Plazma vzniká odtržením elektronů z elektric­ké­ho obalu atomárního plynu nebo ionizací molekul. S plazmatem se můžeme setkat v elektrických výbojích (blesky, jiskry, zářivky), v polárních zářích, ve hvězdách, ve slunečním větru a v mlhovinách. Pro plazma jsou typické silně nelineární jevy a nestability. Přes 99 % atomární látky ve vesmíru je v plazmatickém skupenství., více než pětinásobek objemu v současné době největšího tokamakuTokamak – TOroidnaja KAmera s MAgnitnymi Katuškami, jedná se o obří transformátor, jehož sekundární obvod je tvořen velmi horkým ionizovaným plynem – plazmatem. Plazma je drženo v pracovním prostoru toroidálního tvaru. Zařízení je používáno k udržení plazmatu pro termojadernou fúzi. Princip tokamaku navrhli po druhé světové válce Igor Tamm a Andrej Sacharov v bývalém Sovětském svazu. Největší tokamak (ITER) je budován v jižní Francii v blízkosti hradu Cadarache, průměr komory bude mít 6 metrů, se spuštěním se počítá po roce 2025. JETJET – Joint European Torus, zařízení postavené v anglickém Culhamu. Stavba byla započata v roce 1978 a byla dokončena v roce 1983. První řízená termojaderná syntéza byla díky použití směsi deuteria a tritia uskutečněna v roce 1991 (1 MW), v roce 1997 byl dokonce dosažen fúzní výkon 16 MW. Společnost JET Joint Undertaking provozující tokamak ukončila činnost v roce 1999. Od té doby provozuje JET společnost UKAEA (United Kingdom Atomic Energy Authority) pro uživatele z celé Evropské unie a Švýcarska. . Plazma bude termojaderně reagovat po dobu přes 400 s oproti necelé jedné sekundě v zařízení JETJET – Joint European Torus, zařízení postavené v anglickém Culhamu. Stavba byla započata v roce 1978 a byla dokončena v roce 1983. První řízená termojaderná syntéza byla díky použití směsi deuteria a tritia uskutečněna v roce 1991 (1 MW), v roce 1997 byl dokonce dosažen fúzní výkon 16 MW. Společnost JET Joint Undertaking provozující tokamak ukončila činnost v roce 1999. Od té doby provozuje JET společnost UKAEA (United Kingdom Atomic Energy Authority) pro uživatele z celé Evropské unie a Švýcarska.. Teplota plazmatu se vyšplhá nad sto milionů Kelvinů. Plazmatem poteče proud 15 MA a magnetické pole bude dosahovat 5,3 T. Na výrobu 500 MW energie bude ITERITER – původně zkratka pro „International Thermonuclear Experimental Reactor“, dnes se název odvozuje z latinského slova „iter“, které znamená „cesta“. Předpokládaný výkon reaktoru je 500 MW, stavba probíhá v blízkosti francouzského hradu Cadarache. Reaktor bude mít průměr 6 metrů. Tento dosud největší tokamak ITER by měl být uveden do provozu kolem roku 2025. Předpokládá se, že půjde o poslední pokusný reaktor před stavbou první skutečné termojaderné elektrárny. potřebovat dodávku 50 MW z vnějšku. Prstenec bude naplněn pouhou polovinou gramu paliva. Tím je směs deuteria a tritia. Okolo aktivní zóny budou uloženy zhruba tři tuny lithia, které bude zachycovat vylétávající neutrony a postupně se přeměňovat na tritium, které se zase využije v reakci.

REAKCE:

D + T → He 4 + n + 17,6 MeV

n (pomalý) + Li 6 → He 4 + T + 4,78 MeV

n (rychlý, nad 2,5 MeV) + Li 7 → He 4 + T + n

Reaktor nebude produkovat žádný jaderný odpad. Ani v případě nepředvídatelné katastrofické události by nebylo potřeba evakuovat obyvatelstvo ze sousedství továrny. S malým jaderným znečištěním se budeme muset vypořádat až při demontáži celého zařízení, ale i tak bude biologická aktivita tohoto jaderného odpadu nižší, než je aktivita odpadu z klasických uhelných elektráren.

Klip týdne: Pokusná exploze Castle Bravo

Na klipu si můžete prohlédnout záznam pokusné exploze největší vodíkové bomby USA z roku 1954, mohutnost byla 15 megatun TNT, název bomby CASTLE BRAVO. Šlo o první test Teller-Ulamovy konfigurace (postupná detonace je provázaná s radiační implozí). Obdobnou konfiguraci vyvinul v SSSR A. Sacharov. Detonační zařízení vážilo 10 660 kg a mělo tvar válce délky 4,56 m a průměru 1,37 m. Exploze byla provedena na atolu Bikini. Na rozdíl od destruktivního využití termojaderné fúze při této explozi představuje zařízení ITER, o kterém pojednává následující článek, využití fúze ve prospěch lidstva. Zdroj: F1 Russian project.

Odkazy