Máte zde několik otázek, nejprve se zaměřme na hlavní otázku: proč na Zemi neexistuje funkční fúzní reaktor, protože již máme vodíkovou bombu?
Toto je zajímavá otázka, protože mnoho lidí mělo podobné očekávání, když byla v roce 1952 zapálena první vodíková bomba Ivy Mike . Pravděpodobně měli první štěpnou bombu, Trinity , zapálený v roce 1945 a první (štěpný reaktor) v jejich myslích, který se stal kritickým i několik let předem.
Přímo po druhé světové válce byl výzkum fúze prováděn v tajných laboratořích (Velká Británie, USA, Sovětský svaz). Brzy si však uvědomili, že využití energie uvolněné fúzní reakcí je trochu komplikovanější, než se původně očekávalo, a v roce 1955 se národní laboratoře zapojené do výzkumu fúze setkaly poprvé na mezinárodní konferenci ( 1. konference OSN o mírovém využívání atomové energie ). Viděli, že všichni mají podobné problémy, a proto bylo v roce 1958 rozhodnuto o odtajnění výzkumu fúze, což bylo docela pozoruhodné - pamatujte na studenou válku.
Jaké jsou hlavní rozdíly mezi reaktorem a fúzní bombou? V zásadě anna v odpověděl na všechno. V bombě se opravdu nestaráte o efektivitu, chcete pouze okamžité uvolnění obrovského množství energie. V reaktoru je však účinnost docela důležitá. Pojďme se krátce podívat na proces fúze.
Aby se spojily dvě světelná jádra, musí se k sobě dostat velmi blízko, aby překonaly elektrostatickou odpudivou sílu. Pouze pokud je jejich vzdálenost v řádu jejich poloměru, začne působit silná síla a vytvoří se nové jádro. Pokud úspěšně spojíte dvě lehká jádra, výsledné jádro má menší hmotnost než součet dvou původních jader - rozdíl se uvolní jako energie podle $ E = mc ^ 2 $.
Částice potřebují velmi vysokou rychlost, aby se k sobě přiblížily. Vyšší rychlost částic znamená vyšší teplotu a pro určitá čísla jsou pro aktuálně předpokládanou fúzní reakci deutrium + tritium vyžadovány teploty řádově 150 Mio ° C. Při tak vysokých teplotách je hmota ionizována a skládá se převážně z nabitých částic a označuje se jako plazma . Dosažení těchto teplot není problém. Abychom pochopili, jaké jsou problémy, podívejme se na fúzní reakci trochu podrobněji.
Deutrium + Tritium $ \ rightarrow $ Helium + neutron + energie
Uvolněná energie v reaktoru slouží dvěma účelům: výrobě elektřiny a udržování chodu fúzní reakce. V koncepci fúzního reaktoru, který se v současné době jeví jako nejslibnější, fúze magnetického omezení , používáme magnetické pole k uzavření plazmy v toroidním tvaru. Vzhledem k tomu, že neutron není ovlivněn magnetickou klecí, opouští pouze plazmu a naráží na stěnu (čímž se zahřívá stěna a teplo lze poté použít k výrobě elektřiny). Jádra helia jsou však ve svém pohybu ovlivňována magnetickým polem a my potřebujeme, aby zahřáli více deuteria a tritia na teploty dostatečně vysoké, aby mohly provádět více fúzních reakcí. To vyžaduje dobré zadržení a jak se ukázalo, není tak snadné udržet částice při tak vysokých teplotách dostatečně dlouho v magnetické kleci. Klíčovým parametrem je zde doba uvěznění , která se od roku 1950 neustále zvyšuje, ale je stále o něco příliš malá na to, aby bylo dosaženo rovnováhy .
Rovnováha je zde definována jako bod, kde je uvolněný výkon (ve fúzních reakcích) větší než externí topný výkon. Rekord byl dosažen na JET , aktuálně největším tokamaku na světě, dosažená hodnota byla 0,6 $. Cílem ITER je uvolnit poprvé více energie, než je počáteční topná energie.
Takže hlavní rozdíl v reaktoru spočívá v tom, že potřebujeme trvalý reakční proces, kdy je třeba energii reakčních produktů přenést do plazmy, čehož lze dosáhnout pouze tehdy, máme-li dostatečně velkou dobu zadržení.
Pokud jde o ostatní otázky, navrhuji položit jim samostatné otázky.
Update 1: Hodnota Q , což je poměr uvolněného výkonu k externě použitému topnému výkonu, se podle plánu v poslední fázi provozu dosáhne 10 ITER.Spuštěná elektrárna bude mít pravděpodobně o něco vyšší hodnotu, něco kolem 30. Po návratu domů prohledám složku referencí a uvidím, jestli tam najdu něco přesnějšího.