Tokamak: Rozdiel medzi revíziami
Smazaný obsah Přidaný obsah
Bez shrnutí editace |
|||
Riadok 1:
Pojmom '''Tokamak''' sa označuje jeden typ [[fúzny reaktor|fúzneho reaktora]]. Toto slovo pochádza z ruského '''токамак''', čo je skratka výrazu "'''то'''роидальная '''ка'''мера в '''ма'''гнитных '''к'''атушках" /{{IPA|''''tɔ'''raidalʲnaia '''ka'''mʲɛra v '''ma'''gnitnʌih '''k'''atuʃkah}}/. Význam doslovného prekladu je ''[[Torus|toroidná]] komora v magnetických cievkach ''.
Tokamak je výskumné zariadenie na udržanie hmoty v stave plazmy za účelom využitia termojadrovej reakcie (fúzie) na výrobu energie. Zápalná teplota zmesi deutéria a trícia je cca 150 miliónov °C, nad ktorou sa termojadrová reakcia sama udržiava bez prísunu vonkajšej energie. Takúto vysokú teplotu nevydrží žiadna hmotná stena, preto sa v tokamaku využívajú uzavreté konfigurácie magnetických polí. Zabrániť kontaktu častíc plazmy so stenou reaktora pomocou silného magnetického poľa je koncept starý takmer 60 rokov. Na tomto princípe pracuje tokamak – magnetická nádoba v tvare toroidu. V tomto pôvodnom ruskom vynáleze sa robili prvé experimenty s termonukleárnymi reakciami pri hodnote nTτ = 1018 m-3keVs-1 už v 50. rokoch minulého storočia. Tokamak sa následne stal hlavnou líniou vo výskume fúzie. Časť magnetického poľa tokamaku je generovaná sústavou cievok obklopujúcich reaktor. Určitá komponenta poľa vzniká po prechode prúdu cez plazmu ako dôsledok činnosti externého transformátora. Prechodom prúdu sa ohmicky zvýši teplota plazmy na asi 106 °C. Výkonnými elektromagnetickými vlnami a vstrekovaním neutrálnych častíc s energiou 100 keV možno dosiahnuť až stonásobne vyššie teploty plazmy.
Činnosť transformátora sa pri budúcich reaktoroch z technických príčin obmedzí na niekoľko hodín. Reaktor preto bude pracovať v pulzovom režime. Doposiaľ najväčší tokamak JET v anglickom Culhame už dosiahol parametre plazmy nTτ = 1×1021 m-3keVs-1, čím sa priblížil k Lawsonovmu kritériu. Pri niektorých experimentoch vyprodukovala plazma v JET-e viac energie ako bolo treba dodať na jej ohrev. Stellarátor je zariadenie príbuzné tokamaku. V stellarátore sa všetky komponenty magnetického poľa generujú komplikovanou sústavou tzv. modulárnych cievok. čím odpadá potreba transformátora. Ak má teda stellarátor cievky zo supravodivého materiálu, môže pracovať v spojitom režime. Veľký stellarátor W7-X, ktorý sa stavia v Nemecku, má zmenšiť náskok svojho vyspelejšieho príbuzného. V súčasnosti sú vo svete v prevádzke približne tri desiatky tokamakov a stellarátorov.
Stelarátor má uzavretú magnetickú konfiguráciu, ktorá na rozdiel od tokamaku môže pracovať v kontinuálnom režime. Stelarátormi sa zaoberali v západných krajinách, kým tokamaky boli v minulosti predmetom výskumu iba v Sovietskom zväze. Všetky pokusy vyrobiť a udržať v stelarátoroch horúcu plazmu zostali ale až do konca šesťdesiatych rokov bez väčšieho úspechu. Keď potom ruskí vedci v roku 1969 podali správu o dosiahnutých teplotách plazmy až 10 miliónov °C v tokamaku T3 v moskovskom Kurčatovovom ústave, rýchle sa zmenilo svetové zmýšľanie v prospech tokamakov. Od tej doby sa väčšina fúznych experimentov uskutočňuje pomocou tokamakov. vonkajšie cievky tvoria komplikovanejšiu sústavu a stellarátor (na rozdiel od tokamaku) nevyžaduje transformátor na vytváranie kompletnej topológie magnetického poľa. Dosahovanie dlhotrvajúceho (v ideálnom prípade stacionárneho) vıboja je preto najväčšou prednosťou stellarátora.
[[Súbor:Tokamak fields lg.png|thumb|Magnetické polia v tokamak-u]]
| |||