Znalost jaderné
Jaderná fúze
Jedná se o jaderný proces, při kterém vzniká energie srážením lehkých atomů. Je to opačná reakce než štěpení, při kterém se štěpí těžké izotopy. Fúze je proces, při kterém Slunce a jiné hvězdy vyrábějí světlo a teplo.
Nejsnáze se jí na Zemi dosahuje spojením dvou izotopů vodíku: deuteria a tritia. Vodík je nejlehčí ze všech prvků, protože se skládá z jediného protonu a elektronu. Deuterium má ve svém jádře jeden neutron navíc; může nahradit jeden z atomů vodíku v H20 a vytvořit tak takzvanou „těžkou vodu“. Tritium má dva neutrony navíc, a je proto třikrát těžší než vodík. Při fúzním cyklu se tritium a deuterium spojují a výsledkem je vznik helia, dalšího nejtěžšího prvku v periodické tabulce, a uvolnění volného neutronu.
Deuterium se v běžné mořské vodě vyskytuje v poměru jedna ku 6500, a je tedy celosvětově dostupné, čímž odpadá problém nerovnoměrného geografického rozložení zdrojů paliva. To znamená, že palivo pro jadernou fúzi bude k dispozici tak dlouho, dokud bude na planetě voda.
VĚDĚLI JSTE, ŽE?“
Vědci z Ústavu Maxe Plancka pro fyziku plazmatu v německém Greifswaldu prokázali, že pomocí zařízení nazvaného Wendelsteinův stelarátor 7-X je možné přehřát atomy vodíku a vytvořit plazma o teplotě 80 milionů stupňů Celsia. Toto plazma tvoří základ pro jadernou fúzi, při níž se srážejí atomy vodíku a jejich jádra se slučují za vzniku atomů helia – tento proces uvolňuje energii a je podobný tomu, co se děje v našem Slunci.
Co je to fúzní energie?
Podívejme se na fúzní reakci. Vidíte, že při fúzi deuteria a tritia se jejich součásti rekombinují na atom helia a rychlý neutron. Když se oba těžké izotopy znovu složí do atomu helia, zůstane vám „přebytečná“ hmotnost, která se podle Einsteinova vzorce přemění na kinetickou energii neutronu: E=mc2.
Aby došlo k jaderné fúzní reakci, je nutné, aby se dvě jádra přiblížila natolik, že se aktivují jaderné síly a slepí jádra dohromady. Jaderné síly jsou síly na malé vzdálenosti a musí působit proti elektrostatickým silám, kdy se kladně nabitá jádra vzájemně odpuzují. To je důvod, proč k jaderným fúzním reakcím dochází většinou v prostředí s vysokou hustotou a teplotou.
Při velmi vysokých teplotách dochází k odtržení elektronů od atomových jader za vzniku plazmatu (ionizovaného plynu). Za takových podmínek lze překonat odpudivé elektrostatické síly, které drží kladně nabitá jádra od sebe, a jádra vybraných lehkých prvků se mohou spojit a vytvořit další prvky. Jaderná fúze lehkých prvků uvolňuje obrovské množství energie a je základním procesem výroby energie ve hvězdách.
Cílem výzkumu jaderné fúze je udržet fúzní ionty při dostatečně vysokých teplotách a tlacích a po dostatečně dlouhou dobu, aby došlo k fúzi.
.