Termonukleáris reakciók;A Nap-neutrínó probléma;A magfúziós energiatermelés fejlesztési irányai

Előadók:Horváth Flóra DiánaMészár Etelka ZsuzsannaTárgy: Sugárzás kölcsönhatása az anyaggal2014

Termonukleáris reakciókH izotópok nehezebb

atommagokFúzió

◦ Exoterm◦ Tömegcsökkenéssel jár◦ Nagy aktiválási E ◦ magas T

Csillagok◦ Természetes fúziós reaktorok◦ Proton-proton ciklus (H-He) vagy C-N-O ciklus◦ Nap: 15 millió °C, 2 1015 Pa

2

(iter.org)

A Nap-neutrínó probléma1946, Pontecorvo

◦νe + 37Cl → 37Ar + e-

1967: Homestake, USA◦1,5 km mélyen◦C2Cl4-nel töltött tartály

◦37Ar méréseA vártnál kevesebb neutrínót

detektáltak

3

Napkitörés (wikipedia.o

rg)

A Nap-neutrínó probléma2007: Borexino, Gran Sasso,

Olaszország◦ Szcintillációs detektor◦ 7Be és 8B neutrínók

detektálása◦ Cél: C-N-O νe-k

mérése

Magyarázat:neutrínó-oszcilláció

νe νμ ντ4

(Frank Calaprice in Nuclear Physics B

2012)

Fúziós energiatermelésTörténelmi előzmények

◦ Hadiipari felhasználás, hidegháború◦ Kísérleti jelleg◦ Hidrogénbomba, kétfázisú atombomba

Fissziós + fúziós

A fúzió feltételei◦ Megfelelő sűrűség◦ Megfelelő energiaösszetartási idő

(hőszigetelés)◦ Megfelelő hőmérséklet

(100 millió °C)

5(mernokbazis.hu)

(wikipedia.hu)

A fúziós energiatermelés előnyei

Biztonságos◦ Kis anyagmennyiség a reaktorban◦ Nincs „megszaladásos” baleset

Környezetbarát◦ Nincs károsanyag kibocsátás◦ Nincs radioaktív hulladék

Kis területen elfér◦ Több kisebb létesítmény

Nem nagyobb költség◦ Olcsónak tekinthető villamosenergia

előállítás

Beszerezhető alapanyagok◦ „Kimeríthetetlen mennyiség”◦ Évmilliókig elég lenne

6

1E+00

2E+03

6E+06

2E+10

En

erg

ia (

log

) [l

og

J]

Fúziós-plazma bezárási modellek

Gravitációs bezárás◦Csillagok

Mágneses bezárás◦Tokamak

ITER

◦SztellarátorInerciális bezárás

◦Lézer

7EFDA, JET (iter.org)

Tokamak vs. lézeres reaktorok Mágneses bezárás

A külső mágnes-tekercsek és plazmaáram belső mágneses tereinek eredője képezik az összetartó mágneses teret.

Itt a külső mágnestér gátja miatt

A részecskesűrűsége igen kicsi és

a lineáris mérete rendkívül nagy

Inerciális bezárás

A bezárási idő és a részecske

tehetetlenségi (inercia) ideje

azonos, innen az elnevezés is.

Nincs mágnes-gát, semmi sem

gátolja a forró plazma

kialakulását.

A részecskesűrűség igen nagy

és

a lineáris méret igen kicsi

8

ITER, EURATOM/EFDA2007-ben választott telephelyet : Cadarache

Már képes lesz fúziós energia előállítására

DE nem fogják áram termelésére használni

Fúziós energiatermelés kivitelezhetőségét demonstráló kutatóberendezés marad

DEMO

◦ A következő, energiát már ipari szinten is előállító fúziós reaktor

◦ 2000 MW-os

◦ Indítását 2050 körül tervezik9

Technológiai fejlesztésekAz eddigi berendezések

◦Plazmafizikai alapkutatás◦Diagnosztikai fejlesztés◦Alternatív fúziós berendezések◦Nagy és kisebb laborok

Technológiai fejlesztések◦Speciális anyagok◦Szupravezető technológia◦Trícium kezelő technológia◦Sugárzásálló optikai és elektronikai

komponensek◦Számítástechnikai megoldások

10

(plasmafocus.it)

A magfúzió és a médiaMegjelenítés:

◦Pozitív kép◦Science-fiction-szerű

Nagyobb internetes folyóiratok

magfuzio.hu◦Brosúra, ismertetés◦EFDA: „Operation Tokamak! Legyél Te az

operátor!” játék◦Videók

JET robot „Hogyan szerelj szét egy tokamakot”

11

Operation Tokamak! (efda.org)

Köszönjük a figyelmet!

Előadók:Horváth Flóra DiánaMészár Etelka Zsuzsanna

"The Universe loves fusion.Why wouldn't we?"

(magfuzio.hu)