ITER Vanja Veruevski II7 Pre ITERa nuklearne reakcije

ITER Vanja Veruševski II-7

Pre ITER-a: -nuklearne reakcije� Šta su nuklearne reakcije? To su one reakcije u kojima ucestvuju jezgra atoma. � Postoje dva tipa nuklearnih reakcija: Ø fisija Ø fuzija.

Fisija � Šta je fisija? � Fisija je nuklearni proces u kome se teško jezgro razdvaja na dva manja jezgra.

Fuzija (termonuklearne reakcije) � Fuzija je nuklearni proces u kome se dva laka jezgra kombinuju da bi se stvorilo jedno, teže jezgro. � Primer fuzije, koji je veoma važan za termonuklearno oružje i u budućnosti za nuklearne reaktore, je reakcija između dva različita vodonikova izotopa da bi se stvorio izotop helijuma:

� Ova reakcija oslobađa količinu energije koja je više od milion puta veća od one koja se dobija običnom hemijskom reakcijom. � Takva velika količina energije se u procesu fuzije oslobađa kada se dva laka jezgra spoje. Pri tom spajanju nastaje jezgro čija je masa manja od zbira masa početnih jezgara.

� Fuzija je proces koji se dešava na zvezdama, kao što je Sunce. � Za ostvarivanje nuklearne fuzije neophodno je da jezgra imaju tako veliku brzinu (energiju) da mogu savladati odbojne elektrčne sile. � Primerom obrazovanja helijumovih jezgara sintezom deuterijuma i tricijuma uz oslobađanje neutrona: 2 + T 3 He 4 + n 1 D 1 1 2 0

Uslovi za fuziju na Zemlji Visoka temperatura ~ 108 K zbog savladavanja odbojne sile između pozitivnih jezgara na ovim temperaturama, svi atomi su jonizovani, sistem se sastoji od jezgara i elektrona – plazma. Gustina jona plazme, n broj jona u plazmi mora biti visok kako bi što češće dolazilo do sudara jona (veća gustina jona - veći broj pokušaja fuzije), n=2 -3 x 1020 iona/m 3. Plazma “confinement time”, vremenski interval unutar kojeg su joni plazme na temperaturi koja osigurava fuziju, =1, 2 s.

ITER � � ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor) je međunarodni istraživački i inženjerski projekat iz oblasti nuklearne fuzije, koji trenutno gradi svetski najveći i najnapredniji eksperimentalni nuklearni fuzioni reaktor u mestu Cadarache na jugu Francuske. Cilj ITER projekta je da napravi dugo čekani prelaz od eksperimentalnih studija iz plazma fizike, do električnih centrala punog proizvodnog kapaciteta, na fuzioni pogon.

� ITER fuzioni reaktor je dizajniran da proizvodi 500 megavata izlazne snage sa 50 megavata ulazne snage, odnosno da proizvede 10 puta više energije, nego što je potrošio. Za ovu mašinu se očekuje da pokaže princip dobijanja više energije iz fuzionog procesa, nego što je u procesu utrošeno za pokretanje.

Šta se radi u ITER-u? � Naučnici tragaju za plazmom. � Potreban je materijal koji ce svu količinu energije zadržati. � Rešenje je bilo da se napravi magnetno polje torusnog oblika koje bi sprečilo bežanje plazme iz procesa. � Prvi ovakav uređaj "TOKAMAK" napravljen je u Rusiji, ali nije proizveo He.

Sta je TOKAMAK? � Tokamak je sprava za proizvodnju toroidalnog magnetnog polja za razgraničenje plazme. � fuzioni reaktor � sastoji se od dva magnetna polja koja daju rezultantno polje u kojem se kreće plazma

Plazma Ø jonizovan gas koji se zbog jedinstvenih osobina smatra posebnim agregatnim stanjem materije Ø Plazma – provodi elektricitet ◦ Ako je stavimo u magnetno polje, u njoj će se inducirati struja koja će nastojati poništiti spoljasnje magnetno polje.

Dizajn fuzione elektrane ¢ ¢ ¢ U D-T fuziji nastaju jezgra helijuma (alfa čestica i neutron). Alfa čestica nosi 20% a neutron 80% energije oslobođene u jednoj fuziji. Alfa čestice se zbog naboja brzo apsorbiuju u plazmi i tako povećavaju temperaturu plazme. Neutroni, jer su elektro neutralni, prolaze kroz plazmu, pa se moraju apsorbiovati izvan plazme u pogodnom materijalu u kojem će se kinetička energija neutrona transformisati u unutrašnju energiju tj. povećati temperaturu materijala koji okružuje plazmu. Pogodan materijal za apsorpciju neutrona je tečni litijum. Tečni litijum je fluid koji struji i prenosi toplotu iz područja fuzionog reaktora do parne turbine koja toplotnu energiju pretvara u mehaničku rotacionu energiju generatora a koji onda tu energiju rotacije pretvara u električnu energiju.

Hvala na pažnji! Pitanja?