A kosarad üres

Vásárlás

Darab: 0

Összesen: 0,00

0

Fúziós reaktor

Fúziós reaktor

Az atommagfúzió környezetbarát, gyakorlatilag korlátlan energiaforrásként fog szolgálni.

Technika, háztartástan

Címkék

fúziós reaktor, ITER, atommagfúzió, atomreaktor, nukleáris energia, deutérium, trícium, reaktorkamra, plazma, generátor, átalakító, turbinák, hűtőtorony, villamosenergia-termelés, irányító- központ, Franciaország, energia, környezetbarát, energiahordozó, részecskefizika, tudománytörténet, találmány, technika, fizika, kémia

Kapcsolódó extrák

Jelenetek

ITER (Nemzetközi Kísérleti Termonukleáris Reaktor)

  • villamosenergia- vezeték
  • transzformátor
  • gáztartály
  • cseppfolyós- nitrogén-tartály
  • kiszolgáló- épület
  • a tokamak épülete - Ebben az épületben található a fúziós reaktor. Ez egy tokamak típusú reaktor, amelyben tórusz alakú elektromágnes segítségével a plazmát gyűrű alakban lebegtetik. A fúziós reakció ebben a kb. számillió °C hőmérsékletű plazmában zajlik.
  • laboratórium, irodaépület - Irodáknak, könyvtárnak, előadóteremnek, tanácsteremnek, illetve étteremnek ad otthont.
  • irányító- központ
  • tartalék erőforrás épülete
  • hűtőtorony
  • mágnesesenergia- átalakító épületek - A beérkező váltakozó áramot alakítják át egyenárammá, amire a tokamak-reaktor elektromágneseinek működtetéséhez van szükség.

Fúziós reaktor

  • centrális szolenoid - A toroidális és a poloidális tekercsekkel együtt a mágneses tér előállításáért felel. Ebben a mágneses térben lebegtetik a plazmát, amelyben a fúziós reakció zajlik. A plazma lebegtetése azért is szükséges, mert hőmérséklete igen magas, kb. százmillió °C, ezért nincs olyan anyag, amelyet ne olvasztana meg.
  • hőszigetelő réteg - Mivel a reaktorban található plazma – amelyben a fúziós reakció zajlik – kb. százmillió °C hőmérsékletű, megfelelő hőszigetelésre van szükség.
  • vákuumkamra - Ebben hozzák létre a százmillió °C hőmérsékletű plazmát, amelyben a fúziós reakció zajlik.
  • portok
  • toroidális tekercs - A centrális szolenoiddal és a poloidális tekercsekkel együtt a mágneses tér előállításáért felel. Ebben a mágneses térben lebegtetik a plazmát, amelyben a fúziós reakció zajlik. A plazma lebegtetése azért is szükséges, mert hőmérséklete igen magas, kb. százmillió °C, ezért nincs olyan anyag, amelyet ne olvasztana meg.
  • poloidális tekercs - A centrális szolenoiddal és a toroidális tekercsekkel együtt a mágneses tér előállításáért felel. Ebben a mágneses térben lebegtetik a plazmát, amelyben a fúziós reakció zajlik. A plazma lebegtetése azért is szükséges, mert hőmérséklete igen magas, kb. százmillió °C, ezért nincs olyan anyag, amelyet ne olvasztana meg.
  • plazma - Ionizált gáz, melyben megfelelő körülmények között a fúziós reakció zajlik. Körülbelül százmillió °C hőmérsékletű. A magas hőmérsékletre a fúziós reakció nagy aktiválási energiája miatt van szükség. A felfűtést mikrohullámú sugárzással és elektromos árammal biztosítják. Amikor a fúziós reakció beindul, a felszabaduló energia miatt a plazma önfenntartóvá válik, külső energia befektetésére ezután nincs szükség.

Működési elv

  • mikrohullámú fűtőrendszer - A reaktorban a plazma körülbelül százmillió °C hőmérsékletű. A magas hőmérsékletre a fúziós reakció nagy aktiválási energiája miatt van szükség. A felfűtést mikrohullámú sugárzással és elektromos árammal biztosítják. Amikor a fúziós reakció beindul, a felszabaduló energia miatt a plazma önfenntartóvá válik, külső energia befektetésére nincs szükség.
  • elektromágnesek - A százmillió °C hőmérsékletű plazma csak lebegtetve tárolható. Ezt biztosítják az elektromágnesek.
  • reaktorkamra
  • plazma - Ionizált gáz, melyben megfelelő körülmények között a fúziós reakció zajlik. Körülbelül százmillió °C hőmérsékletű. A magas hőmérsékletre a fúziós reakció nagy aktiválási energiája miatt van szükség. A felfűtést mikrohullámú sugárzással és elektromos árammal biztosítják. Amikor a fúziós reakció beindul, a felszabaduló energia miatt a plazma önfenntartóvá válik, külső energia befektetésére ezután nincs szükség.
  • gőz - A fúziós reakció során felszabaduló hő hatására a vízből gőz keletkezik, amit áramfejlesztésre használnak fel.
  • víz - A fúziós reakció során felszabaduló hő hatására a vízből gőz keletkezik, amit áramfejlesztésre használnak fel.
  • generátor
  • transzformátor
  • turbinák - A rájuk vezetett gőz segítségével elektromos áramot termelnek.

Fúzió folyamata

Az atommagfúzió során két atommag egyesül egymással és eközben energia szabadul fel. Energianyerésre két hidrogénizotóp, a deutérium és a trícium atommagjainak fúziója a legalkalmasabb. A fűtőanyag gyakorlatilag korlátlan mennyiségben rendelkezésre áll.

A deutérium egy protonból és egy neutronból áll, a trícium pedig egy protonból és két neutronból épül fel. A reakció során a deutérium- és tríciummagok ütköznek, egy héliumatommag és egy neutron keletkezik, illetve energia szabadul fel. Az energiafelszabadulás magyarázata, hogy a keletkező héliumatommag és neutron össztömege kisebb, mint az egyesülő deutérium- és trícium-atommagok tömege. Einstein híres E = mc² egyenlete értelmében a tömegcsökkenés energia felszabadulásaként jelentkezik.
E: a felszabaduló energia,
m: a szétsugárzott tömeg,
c: a fénysebesség (300 000 km/s).

A magfúziós reakció aktiválási energiája nagy, mert a protonok közötti taszító hatást le kell küzdeni. A csillagokban hatalmas nyomáson és hőmérsékleten zajlik. A tokamak-reaktorban a nyomás alacsonyabb, mint a csillagokban, a hőmérséklet viszont még magasabb: a Nap maghőmérsékletének 10-szerese.

Animáció

  • centrális szolenoid - A toroidális és a poloidális tekercsekkel együtt a mágneses tér előállításáért felel. Ebben a mágneses térben lebegtetik a plazmát, amelyben a fúziós reakció zajlik. A plazma lebegtetése azért is szükséges, mert hőmérséklete igen magas, kb. százmillió °C, ezért nincs olyan anyag, amelyet ne olvasztana meg.
  • hőszigetelő réteg - Mivel a reaktorban található plazma – amelyben a fúziós reakció zajlik – kb. százmillió °C hőmérsékletű, megfelelő hőszigetelésre van szükség.
  • vákuumkamra - Ebben hozzák létre a százmillió °C hőmérsékletű plazmát, amelyben a fúziós reakció zajlik.
  • portok
  • toroidális tekercs - A centrális szolenoiddal és a poloidális tekercsekkel együtt a mágneses tér előállításáért felel. Ebben a mágneses térben lebegtetik a plazmát, amelyben a fúziós reakció zajlik. A plazma lebegtetése azért is szükséges, mert hőmérséklete igen magas, kb. százmillió °C, ezért nincs olyan anyag, amelyet ne olvasztana meg.
  • poloidális tekercs - A centrális szolenoiddal és a toroidális tekercsekkel együtt a mágneses tér előállításáért felel. Ebben a mágneses térben lebegtetik a plazmát, amelyben a fúziós reakció zajlik. A plazma lebegtetése azért is szükséges, mert hőmérséklete igen magas, kb. százmillió °C, ezért nincs olyan anyag, amelyet ne olvasztana meg.
  • plazma - Ionizált gáz, melyben megfelelő körülmények között a fúziós reakció zajlik. Körülbelül százmillió °C hőmérsékletű. A magas hőmérsékletre a fúziós reakció nagy aktiválási energiája miatt van szükség. A felfűtést mikrohullámú sugárzással és elektromos árammal biztosítják. Amikor a fúziós reakció beindul, a felszabaduló energia miatt a plazma önfenntartóvá válik, külső energia befektetésére ezután nincs szükség.
  • mikrohullámú fűtőrendszer - A reaktorban a plazma körülbelül százmillió °C hőmérsékletű. A magas hőmérsékletre a fúziós reakció nagy aktiválási energiája miatt van szükség. A felfűtést mikrohullámú sugárzással és elektromos árammal biztosítják. Amikor a fúziós reakció beindul, a felszabaduló energia miatt a plazma önfenntartóvá válik, külső energia befektetésére nincs szükség.
  • elektromágnesek - A százmillió °C hőmérsékletű plazma csak lebegtetve tárolható. Ezt biztosítják az elektromágnesek.
  • reaktorkamra
  • plazma - Ionizált gáz, melyben megfelelő körülmények között a fúziós reakció zajlik. Körülbelül százmillió °C hőmérsékletű. A magas hőmérsékletre a fúziós reakció nagy aktiválási energiája miatt van szükség. A felfűtést mikrohullámú sugárzással és elektromos árammal biztosítják. Amikor a fúziós reakció beindul, a felszabaduló energia miatt a plazma önfenntartóvá válik, külső energia befektetésére ezután nincs szükség.
  • gőz - A fúziós reakció során felszabaduló hő hatására a vízből gőz keletkezik, amit áramfejlesztésre használnak fel.
  • víz - A fúziós reakció során felszabaduló hő hatására a vízből gőz keletkezik, amit áramfejlesztésre használnak fel.
  • generátor
  • transzformátor
  • turbinák - A rájuk vezetett gőz segítségével elektromos áramot termelnek.

Narráció

Az atommagfúzió során két atommag egyesül egymással és eközben energia szabadul fel. Energianyerésre a deutérium- és a tríciumatommagok fúziója a legalkalmasabb. A deutérium egy protonból és egy neutronból áll, a trícium pedig egy protonból és két neutronból épül fel. A reakció során a deutérium- és tríciummagok ütköznek, egy héliumatommag és egy neutron keletkezik, illetve energia szabadul fel.

Mivel az atommagok pozitív töltésű protonjai taszítják egymást, igen nagy aktiválási energia szükséges ahhoz, hogy az atommagok megfelelő közelségbe kerüljenek, és a fúzió végbemenjen. Amikor a reakció lezajlik, akkor a befektetettnél több energia szabadul fel, azaz a reakció exoterm.

A csillagokban zajló magfúzió során az aktiválási energiát a gravitációs erő miatt fellépő óriási nyomás és hőmérséklet biztosítja.

A Teller Ede és Stanislaw Ulam által tervezett hidrogénbomba pusztító erejét is a magfúzió adja. A hidrogénbombában a fúzió beindításához szükséges energiát egy atombomba felrobbanása fedezi.

A magfúzió energiájának békés célú felhasználása jelenleg nem megoldott; bár építettek több kísérleti reaktort, de ezek működése nem gazdaságos: az üzemeltetés több energiát emészt fel, mint amennyi a folyamat során felszabadul. Ugyanakkor a technológia nagy reményekkel kecsegtet, mert a trícium és a deutérium gyakorlatilag korlátlan mennyiségben rendelkezésre áll, az üzemeltetés rendkívül tiszta, ugyanis a végtermék hélium, ami teljesen veszélytelen; a környezet radioaktív sugárzás veszélyének nincs kitéve, illetve kis mennyiségű tüzelőanyagból hatalmas mennyiségű energia nyerhető ki.

Egy széleskörű nemzetközi összefogás eredményeképpen várhatóan áttörés történik a fúziós reaktorok építésében. 2006-ban megkezdték a Nemzetközi Kísérleti Termonukleáris Reaktor építését Dél-Franciaországban. A reaktor angol neve International Thermonuclear Experimental Reactor, röviden ITER.

A fúziós reakció trícium-deutérium plazmában zajlik; ez ionizált gáz, mely az atomokból kiszabadult elektronokból és a trícium-, illetve deutériummagokból áll. Az aktiválási energiát a plazma körülbelül százmillió °C-ra történő felhevítésével biztosítják. Mivel ilyen hőmérsékleten a reaktor fala megolvadna, ezért a plazmát gyűrű alakban, mágneses térben lebegtetik. A mágneses teret tórusz alakú elektromágnes segítségével hozzák létre. Az ilyen típusú fúziós reaktort tokamak-reaktornak nevezzük. A hevítést a plazmán átvezetett elektromos árammal és mikrohullámú melegítéssel végzik. Az extrém magas hőmérsékleten beindul a fúziós reakció.

A reaktor építését a tervek szerint 2018-ra fejezik be. Az ITER alkalmanként legfeljebb 400 másodpercen keresztül 500 MW teljesítményt fog produkálni, 50 MW teljesítmény befektetésével. Az ITER-t még nem ipari áramtermelésre tervezték, hanem elsősorban a szükséges technológiák kifejlesztése és tesztelése érdekében épül, de már készülnek az áramtermelés céljára építendő 2000 MW-os DEMO reaktor tervei is.

Az ITER fejlesztésében jelenleg hét ország: az Európai Unió, az Egyesült Államok, Japán, Dél-Korea, India, Kína és Oroszország vesz részt. A várhatóan 16 milliárd euróra rúgó költségek közel felét az Európai Unió fedezi. Ez az összefogás remélhetőleg lehetővé teszi, hogy a jövőben az emberiség fokozódó energiaigénye környezetbarát technikák segítségével, biztonságosan és zavartalanul kielégíthető legyen.

Kapcsolódó extrák

A Nap

A Nap átmérője Földünkének kb. 109-szerese. Anyagának nagy része hidrogén.

Csillagtípusok

A csillagfejlődés folyamata átlagos és nagy tömegű csillagok esetén.

Elemi részecskék

A kvarkok és a leptonok építik fel az anyagot, a kölcsönhatásokat a bozonok közvetítik.

Atombomba (1945)

A történelem egyik legpusztítóbb fegyverének kifejlesztésében magyar tudósok is részt vettek.

Atomerőmű

A magreakció eredményeként felszabaduló energiát villamosenergia-termelésre használják.

Hidrogénmolekula kialakulása

A hidrogénmolekulában a hidrogénatomokat kovalens kötés tartja össze.

Láncreakció

Az atommaghasadás során felszabaduló energia felhasználható békés és hadászati célokra is.

Radioaktivitás

A nem stabil atommagok bomlásának folyamatát nevezzük radioaktivitásnak.

A Rutherford-kísérlet

A Rutherford-kísérlettel sikerült kimutatni a pozitív töltésű atommagok létét. Az eredmények egy új atommodell kidolgozásához szolgáltak alapul.

Az égi mechanika fejlődése

A jelenet a világegyetemről alkotott képünket befolyásoló csillagászok, fizikusok munkásságát foglalja össze.

Földrajzi érdekességek – Csillagászat

Naprendszerünk számos érdekességgel szolgál a számunkra.

Műholdtípusok

A Föld körül keringő mesterséges égitesteket polgári és katonai célokra egyaránt felhasználjuk.

Szputnyik–1 (1957)

A szovjet gyártmányú műhold volt az első űreszköz, melyet a Földről a világűrbe juttattak (1957. október).

Transzformátor

A transzformátor az elektromos feszültség megváltoztatására szolgáló berendezés.

Voyager űrszondák

A Voyager szondák elhagyták a Naprendszert. Vizsgálatokat végeznek, emellett az emberiség üzenetét is magukkal viszik.

A Nemzetközi Űrállomás

A 16 ország részvételével épült űrállomás állandó emberi jelenlétet biztosít a világűrben.

A New Horizons-küldetés

A New Horizons űrszondát a Pluto és a Kuiper-öv tanulmányozására indították útnak 2006-ban.

Az elektromos hálózat rendszere

Biztosítja az elektromos áram eljuttatását az erőművektől a fogyasztókig.

Dawn-küldetés

A Vesta és a Ceres feltérképezésével a Naprendszer korai időszakáról, a kőzetbolygók formálódásáról kaphatunk információkat.

Geotermikus erőmű

A geotermikus erőmű a felszín alatti forró és nagy nyomású víz energiáját alakítja át villamos energiává.

Hogyan működik a napelem és a napkollektor?

Az animáció bemutatja, hogyan hasznosítható a napenergia.

Jurij Gagarin űrrepülése (1961)

Az 1961. április 12-én, a szovjet Bajkonurból egy Vosztok–1 űrhajóval útnak induló Gagarin volt az első ember a világűrben.

Kepler törvényei

A bolygómozgást leíró három fontos törvényt Johannes Kepler fogalmazta meg.

Marie Curie laboratóriuma

A fizikai és a kémiai Nobel-díjat is elnyerő Marie Curie a tudománytörténet talán legismertebb női alakja.

Naperőmű

A napsugárzás energiájának felhasználásával elektromos áramot termel.

Szélerőmű

A levegő mozgási energiáját alakítja át elektromos árammá.

Űrsikló (Space Shuttle)

Az űrsiklók a NASA többször felhasználható, ember szállítására alkalmas űreszközei voltak.

Vízerőmű (Hoover-gát, USA)

Az USA-ban, a Colorado folyón épült hatalmas gát az egyik amerikai elnökről kapta a nevét.

Árapályerőmű

A tengerszint napi ingadozását, az árapályt használja fel elektromos áram termelésére.

Biogázerőmű

A szerves anyagokból (trágya, növényi részek, szerves hulladék) baktériumok segítségével biogáz termelhető. A biogáz metán és szén-dioxid keveréke: a metán...

Környezetszennyezés

Az emberi társadalom környezetre gyakorolt kedvezőtlen hatásait nevezzük környezetszennyezésnek.

Vízturbina, generátor

A víz mozgási energiáját alakítja át elektromos energiává.

Kosárba helyezve!