Pro Atom web - vyvracení mýtů o jaderné energetice

| Seznam jaderných elektráren | Download |
  Hlavní menu
Úvodní stránka
Odkazy
Ankety
Aktuality
TOP 15

Podpořte nás
Naše ikonka

O nás


  Rubriky


  Reklama

  Reklama



  Pro Atom web
Email: proatom zavináč luksoft.cz
ISSN 1802-5331

(c) 2007-2008
Zásady ochrany osobních údajů






Jaderné elektrárny

* Energie pro 21. století

Vydáno dne 04. 07. 2007 (11792 přečtení)

Na proatom webu jsme uvedli a prodiskutovali všechny druhy energie u nás použitelné od ruční permakultury až po sofistikované energetické systémy. Malý dluh máme k termojaderné fúzi, který v tomto článku splatíme. Nakonec se pokusíme o rekapitulaci dosažitelné energie pro 21. století


1. Proč tolik skepse k termojadrné fúzi?
Termojadernou fúzi obklopuje mnoho nedůvěry a skepse a při tom je to v našich podmínkách nejčistší a nejbezpečnější energie pro základní dodávku elektřiny.
A proč je tolik nedůvěry a skepse? - protože není ve veřejnosti dostatek informací o tomto zdroji nebo jsou informace příliš zastaralé nebo podávány příliš složitě. Proto se pokusím předložit nejnovější informace co nejsrozumitelnější formou.
Tento článek volně navazuje na článek na tomto webu
Štěpení a fúze


2. Co se o fúzi dozvíme?
  1. Jak funguje fúzní reaktor.
  2. Jaké jsou zdroje paliva a odpad
  3. Jak pokračuje výzkum a jaké jsou překážky.
  4. Jaká je bezpečnost.
  5. Jaké jsou zdroje paliva
  6. Pokroky ve výzkumu termonukleární fůze
  7. Jak se ČR podílí na výzkumu fúze
  8. Porovnání vstupů některých zdrojů energie
  9. Jaké zdroje energie nás zachrání?

3. Jak funguje fúzní reaktor?
Proces probíhá jako na slunci, kde se za obrovského gravitačního tlaku a teploty 10 milionů stupňů uvolňuje energie, blahodárná pro náš život. Při této teplotě se plyn stává "plazmatem" tvořící čtvrté skupenství hmoty, kde elektrony jsou odděleny od jader atomu.
Na Zemi nedokážeme takový tlak vytvořit, proto je potřeba k uvolnění fúzní energie teploty nad 100 milionů stupňů C.
Obr.1

Na Obr.1 je zobrazena fúzní reakce tak, jak probíhá v pozemském zařízení zvaném TOKAMAK. Do toroidální klece tokamaku vstupují atomy deuteria D (oproti vodíku má v jádře navíc 1 neutron, modrá kulička, žlutá kulička je proton) a tritia T (v jádře má navíc 2 neutrony), kde ve skupenství plazmatu proběhne fúzní reakce a vytvoří se 1 atom hélia + 1 neutron + energie.
Obr.2

Na Obr.2 je princip tokamaku, který představuje obří transformátor, kde primární vinutí je vnější cívka na jádru, sekundární vinutí je tok plazma, změna proudu v primárním vinutí indukuje proud v plazmatu. Proud plazmatu vytváří magnetické pole, které izoluje plazma od stěn a zároveň hřeje.
Obr.3

Na Obr.3 je schéma reaktoru, zobrazující průběh procesu. Do plazmového toku se vhání společným přívodem deterium a tritium, kde dojde reakci a tvorbě helia + toku neutronů + uvolnění tepelné energie. Uvolněné neutrony pronikají do obálky obsahující lithium, kde se vytváří tritium, které se vrací do zásobníku a helium se odvádí do atmosféry nebo k dalšímu zpracování. V obalu je tepelný výměník, ze kterého se vzniklá pára odvádí k pohonu turbiny pohánějící elektrický generátor.
Existuje celá řada dalších variant, princip je stejný, ale jejich popis přesahuje rámec tohoto článku.

4. Jaké jsou zdroje paliva.
Základní palivové zdroje jsou deuterium a tritium.
Deuterium se běžně vyskytuje v přírodě jako neradioaktivní izotop vodíku. - v každém krychlovém metru vody je obsaženo 35 g deuteria.
Tritium se na naší planetě volně nevyskytuje, ale vyrábí se z lithia, hojně se vyskytujícího kovu v přírodě. Uvnitř obalu se mění lithium na tritium, které se vrací zpět do vakuové komory jako palivo.
Jediným odpadem je helium, které jako inertní plyn je neškodné životnímu prostředí. Elektřina se vyrábí klasickým způsobem přes parogenerátor.

5. Bezpečnost.
Fúzní reaktor funguje jako hořák: do systému je vstřikováno palivo, které v něm shoří. Jakmile se přívod paliva přeruší, fúze zhasne během několika sekund. V reakční komoře je v každém okamžiku jen velmi málo paliva - (1g/1m3). Jakmile dojde k jakékoliv nestandardní situaci, znamená to ochlazení plazmatu a reakce se zastaví.
Výchozí fúzní paliva deuterium a lithium nejsou radioaktivní.
Tritium se od nikud nemusí dovážet, vyrábí se v komoře reaktoru. Likvidace jeho zbytků se provádí až při likvidaci reaktoru. Jeho rozpad doprovází uvolňování elektronů s velmi malou energií, částice ani neproniknou list papíru.
S tritiem se však musí pracovat jako s látkou pro organismus nebezpečnou.
Fúzní reaktory neprodukují skleníkové plyny a další nečistoty, které mohou znečistit prostředí.
Jediným negativem je stavba fúzní elektrárny, která spotřebuje materiál a energii. To ale není specialita fúzní elektrárny, ale platí to pro všechny průmyslové stavby i všechny zdroje energie a to je daň, kterou musíme zaplatit za moderní technologie, kterých využíváme pro náš pohodlný život. Pro ČR by stačila jediná elektrárna jako součást energetického mixu a v porovnání k stovkám průmyslových podniků odpovídající úrovně to není příliš velké zamoření (zabetonování).

6. Pokroky ve výzkumu termonukleární fúze.
První TOKAMAK byl postaven v Kurčatově ústavu v Moskvě (I. Tamm, A. Sacharov). Zpočátku byl optimismus s nadějí, že se nevyčerpatelný zdroj energie brzy stane realitou. Začaly se objevovat problémy, které vyžadovaly rozsáhlý výzkum a rychlý pokrok se nedostavoval. Teprve v sedmdesátých letech se vývoj dal do pohybu. Byly konstruovány velké TOKAMAKY a skutečné výsledky se začaly objevovat až devadesátých letech, kdy se v r. 1991 podařilo spustit řízenou fúzní reakci se směsí D-T a byl uvolněn fúzní výkon 1.7 MW na tokamaku JET v Culhamu nedaleko Oxfordu.
V r. 1994 bylo na americkém tokamaku TFTR uvolněno více než 10 MW fúzního výkonu. V r. 1997 bylo dosaženo 10 MW po dobu několika sekund, cca 5 MW po dobu 6 sekund se špičkovým výkonem 16 MW.
V r. 2003 bylo dosaženo dosavadního rekordu trvání fúzního zařízení ve francouzském tokamaku TORE SUPRA 6,5 minuty.

ITER - Mezinárodní termonukleární experimentální reaktor - Další krok.
Dosažené výsledky vytvořily důkladné vědecké a technické základy pro zahájení mezinárodního projektu ITER.
ITER je tokamak navržený k uvolnění fúzního výkonu 400 MW. V tokamaku ITER bude plazma hořet, takže fúzní reakce budou samy udržovat plazma dostatečně horké a umožní stanovit podmínky, za kterých se stane prakticky použitelným zdrojem energie. Jeho stavba byla započata v r. 2007 a měla by trvat 8 let.
Spolupráce na ITER funguje pod patronací Mezinárodní agentury pro atomovou energii - IAEA ve Vídni.
Projekt ITER bude následovat demonstrační reaktor DEMO, který bude schopen vyrábět význačné množství energie a bude tritiově soběstačný, jeho činnost bude trvat 20 roků a pak budou navazovat reálné instalace.

Účinnost tokamaků
Jednoduchý parametr srovnávající výkon fúzních zařízení je koeficient zesílení Q, což je poměr uvolněného fůzního výkonu (výstupního) k výkonu (vstupnímu) ohřívajícího plazma. (Obdobný parametr EROEI obecně platný pro všechny druhy energie, popsaný v článku Zdroje energie a jejich efektivita).
U samostatně hořícího plazmatu Q = nekonečno. V tomto případě není třeba pro udržení plazmatu dodávat z vnějšku energii. V budoucích reaktorech bude reaktor navržený jako zesilovač výkonu.
JET dosáhl fúzního výkonu 16 MW při Q=0,65. To znamená, že fúzní výkon (výstupní) byl menší než výkon potřebný k ohřátí plazma.
ITER má dosáhnout Q = 10, zatímco budoucí reaktory budou pracovat při Q = 40 až 50.

7. Jak se ČR podílí na výzkumu fúze.
Nositelem výzkumu fúze je Ústav fyziky plazmatu AV ČR. Zde byl r. 1977 popr vé spuštěn první tokamak ve východoevropských zemích CASTOR, který byl r. 1984 rekonstruován a na kterém se prováděl výzkum a při tom vyrůstali mezinárodně uznávaní odborníci, kteří provádějí studie v rámci mezinárodního projektu ITER. Jako projev uznání naší vědě byla zahájena instalace velkého tokamaku COMPASS-D jako dar z anglického Culhamu.

Dne 11.6.- 22.6.2007 se konala putovní evropská výstava o vývoji fúze v prostorách ČVUT-FJFI. Doprovodné přednášky s odbornou erudicí provedli Mgr.V.Weinzettl, Ph.D. a RNDr.V.Kopecký, DrSc. z Ústavu fyziky plazmatu. Uvedené přednášky jsem použil jako podklady pro tento článek což zaručuje odbornou garanci špičkových odborníků.
Stále je ve vzduchu otázka konečné reálnosti fúzního reaktoru. Přednášejícímu RNDr.V.Kopeckému jsem položil otázku z hlediska reálnosti projektu fúze:
- jestli je pesimista nebo
- opatrný optimista nebo
- optimista
Odpověď:
kdybych byl pesimista, tak jdu od toho,
kdybych byl opatrný optimista, tak bych tu práci se zábranami nemohl dělat dobře.
Tedy jsem čistokrevný optimista, odpověděl. Problémy řešení jsou pojmenované, technologie se stále zdokonalují, pracuje na tom 2000 jaderných fyziků z celého světa.
A jaké jsou investiční náklady? 4.6 miliard euro. Podílí se EU polovinou, USA, Japonsko, Jižní Korea, Čína, Indie, Rusko a stavba ITER právě začíná ve francouzském Cadarache. "Ach to je peněz" vzdychne šetrný Evropan. Jistě, částka je to vysoká, ale stačila by hradit zbrojní program USA pouze po dobu 5 dní, nebo by to stačilo na 6 hloubkových podmořských vrtů pro těžbu ropy a to si poplatník musí také zaplatit v ceně ropy atd.

8. Porovnání vstupů některých zdrojů energie pro roční výstup 1000 MW elektrárny.
Na Obr.4 jsou schematicky uvedeny rozdíly pro stejný objem výstupní energie. Zde jsou patrny ohromné rozdíly vstupů mezi jednotli vými zdroji. Je třeba si uvědomit zátěž, kterou zdroje představují.
Fosilní zdroje uhlí a ropa trvale zatěžují životní prostředí, infrastrukturu, dopravu ve velkém rozsahu.
Zátěž štěpné jaderné enrgie je nesrovnatelně menší a pro životní prostředí přijatelná s malým objemem vstupních surovin.
Fotovoltaika představuje zátěž pro životní prostředí v podobě křemíkové technologie a fosilních regulačních a akumulačních zdrojů, bez kterých není schopná samostatného provozu.
Termojaderná fúze je energie čistá, s velkou hustotou energie bez negativního vlivu na životní prostředí.


Obr.4

9. Jakou tedy budeme mít energii v 21. století?
Uhlí bude s největší pravděpodobností vyčerpáno do roku 2050. Když jsem se na chatu iHned Zde
ptal ministra PO Římana "proč je pro rozšíření těžby uhlí a stát by se tak zbavil vzácné a strategické suroviny přesto, že je možná náhrada jadernou energií" odpověděl: "Ta surovina je vzácná teď. V budoucnu ji nahradí jiné technologie... "dále to nekomentoval ... překračuje to volební období.
Zde žádné racionální argumenty nemají smysl, rozhodování je v rukou uhlobaronů a politiků. A jak to bude dál? T.zv. obnovitelné zdroje mají malou hustotu a jsou deficitní, takže až se dosáhne úrovně 20%, stane se jejich dotování ekonomicky zatěžující a jejich další rozšiřování by bylo ohrožením pro regulaci elektrizační soustavy. Štěpná jaderná energie bude postupně nahrazovat úbývající uhlí, je spíše otázka kdy dojde k prozření odpovědných orgánů. Bude ubývat ropa a zemní plyn a zvýší se tlaky na nové technologie pro jejich náhradu alternativními palivy.
Těmito novými technologiemi bude termojaderná fúze, která jediná je surovinově nezávislá, čistá, bezpečná, schopná energeticky zajistit vodíkové hospodářství.
Jenom můžeme doufat, že nám to uhlí jednou nebude scházet pro přechodné období, než najedou nové technologie.

Přehled zdrojů:
[1]Fusion Energy
[2] ITER - International Termonuclear Experimentl Reactor
[3] Evropean Fusion Development Agreement - Evropská smlouva o vývoji fúze
[4] Asociace Euratom-IPP.CR

[Akt. známka: 1,62 / Počet hlasů: 34] 1 2 3 4 5
Celý článek | Autor: Mojmír Štěrba | Počet komentářů: 392 | Přidat komentář | Informační e-mailVytisknout článek





  Anketa
Co byste zvolili za nejpřijatelnější alternativu?

Prolomení těžebních limitů (zbourání Horního Jiřetína) (335 hl.)
 
Garance ceny pro nové bloky Temelína (70 Eur/MWh) (287 hl.)
 

Celkem hlasovalo: 622

  Výměna odkazů

Přípony souborů

Zkratky

Vlajky států světa

Infrapanely

Moderní a úsporné infrapanely. Zjístě více informací o infratopení.

Tvorba stránek Ostrava

Kvalitní a dostupné webové stránky.






  Nejčtenější články
Spotřeba elektrické energie
(04. 03. 2006, 39577x)
Jaderné fóry
(01. 04. 2007, 37507x)

  Kde to vře!
Zajistíme energii bez prolomení limitů?
27. 04. 2012
Počet komentářů: 2282

Regulace obnovitelných zdrojů – scénář S2040
02. 01. 2012
Počet komentářů: 2259

PERMAKULTURA – příběh jedné komunity
16. 02. 2007
Počet komentářů: 1294

Fotovoltaika - kšeft, za který všichni zaplatíme
22. 02. 2009
Počet komentářů: 1063

Potěmkinovské šílenství s obnovitelnými zdroji
02. 04. 2008
Počet komentářů: 731

BIOETANOL - naše naděje nebo past?
07. 04. 2006
Počet komentářů: 719


  Poslední komentáře
  • Jsem pro to, aby se zkoumaly různé možnosti, jak získávat (ale hlavně jak USPOŘIT) energii (u jadern . . . (Obnovitelné zdroje energie neexistují!)
  • U fotovoltaických systémů váhově převažuje beton (pokud nejsou organickou součástí střechy), potom . . . (Stop radioaktivnímu uhlí, start Zwentendorf!)
  • Dokazal to nekdo spocitat kdy JE vyprodukuje tolik energie kolik se do ni ze vsech zdroju vlozilo a . . . (Argumenty proti jaderné energetice)
  • Žiji na farmě, máme cca 100 ha polí a mléčný skot. Téma permakultury mě tedy docela zajímá, protože . . . (PERMAKULTURA – příběh jedné komunity)
  • Žiji na farmě, máme cca 100 ha polí a mléčný skot. Téma permakultury mě tedy docela zajímá, protože . . . (PERMAKULTURA – příběh jedné komunity)

  •   Počítadlo přístupů



    [CNW:Counter]

    Web site powered by phpRS PHP Scripting Language MySQL Apache Web Server

    Tento web site byl vytvořen prostřednictvím phpRS - redakčního systému napsaného v PHP jazyce.
    Na této stránce použité názvy programových produktů, firem apod. mohou být ochrannými známkami
    nebo registrovanými ochrannými známkami příslušných vlastníků.