|
[[Súbor:Tokamak fields lg.png|thumb|Magnetické polia v tokamak-u]]
== Princíp fungovania==
Cieľom je vytvoriť prstenec plazmy s teplotou mnoho miliónov stupňov, čím by naštartovala jadrová fúzia. Plazma je ionizovaná, preto sa dá udržovať v tvare prstenca za pomoci silných magnetických cievok. Ďalšie alebo tieto isté cievky sa súčasne dajú použiť na odoberanie vyrobenej energie.
Fúzna energia je opačný proces ako rozpad, respektíve štiepenie atómov. Fúzia, teda zlučovanie jadier ľahkých atómov, je spôsob, akým produkuje energiu Slnko. Je to spájanie jadier atómov za vzniku ťažšieho atómu a uvoľnenia energie (napr.: gama vlnenie) a elementárnych častíc (napr.: neutrína, pozitróny).Väčšinou prebieha pri extrémne vysokom tlaku, napr. v jadre Slnka, čo umožňuje prekonať odpudivé sily kladne nabitých jadier a zapáliť termonukleárne reakcie pri teplote „iba“ 16 miliónov °C. Takáto teplota plazmy sa dosahuje v súčasných experimentálnych reaktoroch pomocou výkonného ohrevu. V našich, pozemských podmienkach, kde takýto tlak nieje možné dosiahnuť, to musíme kompenzovať teplotou 150 miliónov stupňov. Pri tejto teplote sa plyn ľahkých atómov úplne ionizuje a mení na plazmu. Najvhodnejšou reakciou pre prvú generáciu termonukleárnych reaktorov je zrážka izotopov vodíka – deutéria a trícia.
Spomedzi využiteľných termonukleárnych reakcií má práve táto najväčší účinný prierez (voľne povedané, najväčšiu pravdepodobnosť úspešnej zrážky častíc). Na základe známeho vzťahu =Δmc2 môžeme uvoľnenú energiu pri jednej reakcii určiť z rozdielu hmotností vstupujúcich a výsledných prvkov, Δm.. Až 80 % uvoľnenej energie si odnáša neutrón, ktorý je následne absorbovaný v plášti reaktora. Energia neutrónu sa v komerčných rektoroch využije na výrobu tepla a pohon generátora na výrobu elektrickej energie. Jadro hélia (α-častica) zostáva v komore reaktora, kde distribuuje svoju energiu ostatným časticiam plazmy. Plazma si sama udržiava potrebnú teplotu v prípade, že zrážky deutéria a trícia prebiehajú v dostatočnom rozsahu..
Zapálenie plazmy je ideálny stav (taktiež ignition) a podmienkou pre jeho dosiahnutie je dané kritériom: nTτ > 5×1021 m-3 keV s-1, kde n a T je hustota a teplota plazmy. Čas τ je podielom celkovej energie v plazme k rýchlosti strát energie z plazmy. Inými slovami, jednotka τ vyjadruje kvalitu udržania energie v plazme. Toto kritérium sa nazýva Lawsonovo kritérium, ktoré však nieje nutnou podmienkou pre efktívnosť reaktora. Dostatočné množstvo energie môže reaktor vyprodukovať aj v prípade, ak je potrebný externý ohrev plazmy.
Deutérium je možné získavať z morskej vody (cca. 35 g na meter kubický) a jeho zdroje sú prakticky nevyčerpateľné. Trícium sa v prírode voľne nevyskytuje, je ho však možné získať štiepením lítia - ľahkého kovu, ktorého zásoby na Zemi sú obrovské. Pri jednej fúznej reakcii deutéria a trícia vzniká tzv. alfa častica (jadro hélia) a neutrón.
| 