Transcript Fuzija – Energija prihodnosti

Fuzija – Energija prihodnosti
Čaka nas šolska ura predavanja, sledi
ogled filma ter interaktivne razstave.
start
nazaj
naprej
kazalo
0
0
Prebivalstvo in energija - graf
Poraba energije v milijardah ton premoga
Število prebivalcev
Leta 2100 bo
predvidoma na
svetu že 8 do 10
milijard
prebivalcev.
leto
start
nazaj
kazalo
1
1
Odkod? - slika
start
kazalo
2
2
Od kod energija?
Fosilna goriva:
• omejene količine
• globalno segrevanje ozračja
• onesnaževanje ozračja
• odvisnost Evrope od uvoza
Alternativa fosilnim gorivom:
Fuzijska
elektrarna
• količina?
• sprejemljivost?
• cena?
• razpoložljivost?
start
nazaj
naprej
kazalo
3
3
Fuzija – naravni pojav
Fuzija spontano poteka na zvezdah pri 15 milijonov stopinj celzija
Fuzija je jedrska reakcija zlitja jeder.
start
nazaj
naprej
kazalo
fuzija na soncu
atom
E = m c2
Kemijska reakc.
4
Jedrska reakcija
4
E = mc2
Tipična sproščena energija ob jedrski
reakciji ~ 1MeV
start
nazaj
kazalo
5
5
Atom = jedro + elektroni
atom vodika
Izotopi vodika
atom helija
n
p+
p+
e-
vodik
start
nazaj
n
e-
devterij
p+
n
e-
tritij
kazalo
6
6
Reakcija devterij - tritij
Na Zemlji poteka
fuzijska reakcija med
dvema izotopoma
vodika: devterijem in
tritijem
Visoka temperatura je potrebna za
premostitev električnega odboja
Za fuzijo potrebujemo več kot 100 milijonov stopinj Celzija
start
kazalo
izotopi
E = m c2
7
7
Kemijske reakcije
Tipična sproščena
energija ob jedrski
reakciji ~ 1eV
2H2 + O2 → 2H2O
start
nazaj
kazalo
8
8
Majhna poraba goriva pri fuziji
Vozilo na vodik:
Klasičen motor: doseg 200 km
Z fuzijo: 200 milijonov km
Vozilo na vodik
start
nazaj
kazalo
9
9
Fuzijska reakcija
+
start
nazaj
okolje
gorivo
varnost
naprej
kazalo
_
zahtevnost
izotopi
devterij tritij
10
10
Gorivo – majhna poraba
TE
JE
1 tovornjak urana
100 000 vagonov
premoga
start
nazaj
naprej
kazalo
fuzijska elektrarna
1 kombi devterija in tritija
tritij - premog
proizvodnja tritija
11
11
Fuzijsko gorivo
start
nazaj
kazalo
12
12
Majhen vpliv
na okolje
• ni toplogrednih plinov
• ni močno radioaktivnih odpadkov
• reaktor je ponovno uporaben
start
nazaj
naprej
kazalo
radioaktivnost
topla greda
13
13
Varnost
V fuzijski elektrarni bi v vsakem trenutku gorel le
en gram mešanice devterij- tritij
V primeru kakršnekoli nesreče v
elektrarni ne bi bila potrebna
evakuacija okoliškega prebivalstva
start
nazaj
naprej
kazalo
15
15
Fuzija je zahtevna
Za plazmo
zelo visoka
gostota snovi
Temperatura:
nad 100 milijonov
stopinj celzija
Dolgo vzdrževanje
fuzijskih pogojev
start
nazaj
naprej
kazalo
16
16
Vrste fuzije
Fuzija z vztrajnostnim zadrževanjem
Fuzija z magnetnim zadrževanjem
start
nazaj
naprej
kazalo
17
17
Laserji - NIF
start
kazalo
18
18
NIF - zgradba
start
kazalo
19
19
plazma
10000°C
plinasto
100°C
Agregatna
stanja
snovi
tekoče
0°C
trdno
start
nazaj
naprej
kazalo
20
20
Primeri plazme in njena uporaba
varjenje s plazmo
start
nazaj
plazma TV
naprej
strela
neonske luči
kazalo
21
21
Kaj je plazma ?
Elektroni so
ločeni od jeder in
so prosto gibljivi
Plazma: vsi delci so električno
nabiti
start
nazaj
naprej
kazalo
Elektroni
krožijo okrog
jeder v atomih
Plin: delci so električno nevtralni
atom
22
22
Magnetno polje
Elektromagneti
start
kazalo
23
23
Magnetna fuzija
Vroča plazma brez
magnetnega polja
start
nazaj
naprej
Vroča plazma v
magnetnem polju
kazalo
24
24
Magnetna fuzija
start
nazaj
naprej
kazalo
25
25
Magnetna fuzija
start
nazaj
naprej
kazalo
26
26
Magnetna fuzija
start
nazaj
naprej
kazalo
27
27
Izvedba
Toroidna izvedba ima nizke izgube in
omogoča ustrezno zadrževanje plazme
Tokamak
Rusko: Toroydal’naya Kamera i Magnitnaya Katushka
start
nazaj
naprej
kazalo
tokamaki in stelaratorji
segrevanje plazme
28
28
Segrevanje plazme
start
nazaj
kazalo
29
29
Sestavni deli tokamaka
Kriostat
Osrednji
elektromagnet
Vakuumska posoda
Tuljava za
toroidno polje
Obloga
V notranji oblogi
vakuumske posode se
tvori tritij. V njem
poteka tudi pretvorba
fuzijske energije
Diverter
naloga
diverterja je
čiščenje
palazme
start
nazaj
naprej
kazalo
30
30
Tokamaki in stelaratorji
Stelarator
Tokamak
• Močno magnetno polje
(100,000-krat močnejše od
zemeljskega)
• Velik električni tok (10-20
MA)
Tokamaki imajo
enostaven sistem
tuljav in magnetno
polje z enostavno
simetrijo.
Stelaratorji lahko
nepretrgoma
delujejo brez
dodatnih sistemov
• Magnetno polje nima
enostavne simetrije
•V osnovi zmožnost
nepretrganega delovanja
• Tokamak deluje kot velik
transformator
start
nazaj
kazalo
31
31
Fuzijska elektrarna
start
nazaj
naprej
kazalo
32
32
Na poti k fuzijski elektrarni
?
start
JET
ITER
DEMO
1990
2021
2035
nazaj
naprej
kazalo
razvoj tokamakov
33
33
1990 JET
start
nazaj
naprej
kazalo
34
34
2021 ITER
start
nazaj
naprej
kazalo
35
35
napredek
Razvoj tokamakov
leto
start
nazaj
kazalo
36
36
Cadarache – Francija 2013
start
nazaj
naprej
kazalo
ITER
37
37
Število prebivalcev in potrebe po
energiji v svetu
potrebe po
energiji leta
2100
Leta 2100
Danes
8 – 12
6 milijard
milijard
start
nazaj
naprej
Današnje
potrebe po
energiji
kazalo
prebivalstvo in energija
evropa ponoči
energijski kolač
38
38
Raziskave fuzije potekajo po vsem
svetu
start
nazaj
naprej
kazalo
39
39
Ustvarjalci zvezd
Trajanje: 8 min
start
nazaj
naprej
kazalo
40
40