Fúzní horská dráha Experiment: Zkuste s kamarádem fúzovat jádra (zmagnetizovaná kuličková

Transkript

1 Točna Točnu roztočte a položte na ní míček. Pozorujte, jak bude míček opisovat malé kroužky. Nyní lehce plochu nakloňte a dívejte se, kterým směrem se bude míček pohybovat. Jakým směrem jste si myslili, že by to mělo být? Zkuste také míček koulet nebo ho roztočit. Pohyb míčku na rotující točně je jako pohyb nabité částice v elektrickém či magnetickém poli. Můžete si představit, že směr magnetického pole se shoduje osou rotace točny a směr elektrického pole je směr spádnice nakloněné točny. Stejným způsobem budou v magnetickém poli nabité částice opisovat malé kroužky, které se pomalu pohybují kolmo na elektrické pole. Ve fúzním reaktoru se musí působení obou polí vyvážit tak, aby částice zůstávaly v centru tokamaku.

2 Fúzní horská dráha Zkuste s kamarádem fúzovat jádra (zmagnetizovaná kuličková ložiska). Musíte jim dodat dostatečnou energii, aby překonaly kopec, ale ne zase tolik, aby od sebe odskočily a»nesloučily«se. Umístěte po jedné kuličce na každý konec (pokud bude třeba, použijte»dřevěný«magnet k vytažení zmagnetovaných kuliček). Nyní ty a tvůj kamarád vytáhněte každý svoji rukojeť s pružinou do stejné vzdálenosti a ve stejný okamžik ji oba pusťte. Aby dvě jádra fúzovala (aby se sloučila), potřebují dostatečnou energii k překonání odpudivé elektrostatické síly působící mezi nimi mezi dvěma kladně nabitými jádry. Odpudivou elektrostatickou sílu zde představuje kopec a jaderné přitažlivé síly jsou modelovány magnetismem obou kuliček.

3 Plazmová koule Položte ruce na plazmovou kouli a pozorujte vnitřek koule. Uchopte zářivku a dejte ji do blízkosti svítící plazmové koule. Zářívka se rozsvítí. Plazmovou kouli tvoří skleněná baňka naplněná plynem (obyvkle xenonem nebo kryptonem) o nízkém tlaku ( Pa) a centrální elektrody připojené na zdroj vysokého napětí ( cca 5000 V). Při správné kombinaci nízkého tlaku a vysokého napětí může zředěným plynem téci střídavý elektrický proud z centrální elektrody na skleněnou stěnu baňky. Proud Skupenství hmoty excituje molekuly plynu, které pak emitují viditelné světlo. Plazma Ruka přiložená na sklo baňky zvýší kapacitu skleněného Plyn povrchu a tím zvětší střídavý proud tekoucí k místu dotyku. Vysokofrekvenční pole kolem Kapalina plazmové koule je dosti silné na to, aby excitovalo i rtuťové Pevná látka páry uvnitř fluorescenční trubice umístěnené v blízkosti plazmové koule a tím ji rozsvítit.

4 Elektrárna na lidský pohon Sedněte si na bicykl a šlapaním dosáhněte co největšího výkonu. Kosmická raketa Běžný bicykl je připevněn k podložce, připojen na generátor a na zobrazovací pultík. Návštěvníci šlapou a vidí kolik žárovek či spotřebičů dokáží rozsvítit či uvést do provozu. Současně návštěvnící vidí jak velkého výkonu dosáhli a kolik energie vyrobili. Porovnání výkonu MW Elektrárna Počerady kw 1490 MW kw kw Automobil 200 kw ITER 500 MW 100 kw Cyklistika 1 kw 1 kw Plazma TV 200 W 1W Mobil 1W

5 Stavebnice tokamaku Před sebou máte stavebnici experimentálního zařízení tokamak. Vzdáleně se podobá tokamaku ITER, který staví sedm partnerů na jihu Francie, v lokalitě Cadarache. Unikátní exponát, který nenajdete nikde jinde na světě, můžete rozložit a opět složit. Dozvíte se, k čemu slouží a jak jsou umístěny jednotlivé komponenty tokamaku. Demontovatelné komponenty jsou okénka, šedivý kryostat, růžový centrální solenoid, horní polovina modrých cívek toroidálního pole (ve skutečnosti jsou cívky nedělitelné), horní část zelené vakuové komory (ve skutečnosti je komora nedělitelná), hnědý obal, žlutý divertor a zbyde dolní část cívek toroidálního pole a dolní část vakuové komory. Stručný popis komponent (viz očíslované komponenty na obrázku): 1. okénka spojují vnější svět a prostor uvnitř vakuové komory (diagnostika, palivo, spaliny, výměna poškozených částí) 2. kryostat termoska brání oteplování supravodičů 3. centrální solenoid primární cívka»transformátoru«= budí plazma ve vakuové komoře 4. cívky toroidálního pole vytváří magnetické pole izolující tepelně plazma od stěn vakuové nádoby 5. vakuová komora obsahuje termojaderné plazma 6. obal chrání cívky toroidálního pole před neutrony a teplem 7. divertor čistí plazma