Svět a poptávka po energii

Transkript

1

2 Svět a poptávka po energii Lidé potřebují více energie a potřebují čistší energii Celosvětová spotřeba energie poroste, a to hlavně ze dvou příčin: Přibývá lidí, a některé chudé země bohatnou. Příklady současné roční spotřeby energie na hlavu: USA 12.5 TCE (tun ekvivalentu uhlí) západní Evropa 6.0 TCE Čína 1.4 TCE Indie 0.7 TCE Při úsporách lze slušně žít s 3 TCE.

3 Fosilní paliva Fosilní paliva vznikala milióny let. Za jejich vytěžení nás budoucí generace nepochválí. Těžba lokalizovaných zdrojů vede ke geopolitickým a kulturním střetům. Vypouštění zplodin do atmosféry není dobrou formou skladování odpadu a může mít fatální následky.

4 Energie ze Slunce - Slunce je zdrojem energie prakticky pro všechny procesy na Zemi - Na Zemi dopadá cca 180 PW slunečního výkonu, zachytí se asi 40 PW - V energii ze Slunce je tedy dostatečný potenciál ale naše současné znalosti nedávají možnost ho využít k plnému uspokojení poptávky. - Průměrná hustota výkonu dopadajícího slunečního záření v ČR je okolo 100 W/m 2 Průměrný výkon naší civilizace je cca 15 TW Dobrá zpráva: stále jsme ve spotřebě energie mnohem níž, než živá příroda. Špatná zpráva: naše metody uvolňování energie jsou dlouhodobě neudržitelné

5 Energie Slunce

6 Jak funguje Slunce? Sir Arthur S Eddington (1920): «If, indeed, the sub-atomic energy in the stars is being freely used to maintain their great furnaces, it seems to bring a little nearer to fulfilment our dream of controlling this latent power for the well-being of the human race or for its suicide.»

7 Jak funguje Slunce? Sir Arthur S Eddington (1920): «If, indeed, the sub-atomic energy in the stars is being freely used to maintain their great furnaces, it seems to bring a little nearer to fulfilment our dream of controlling this latent power for the well-being of the human race or for its suicide.» p + p d + e MeV e pp I cyklus : 6 p 2 p 26.7 MeV 84.6% Fúzní reakce, která probíhá nejsnáze: D + T Kde ale vzít tritium? + n MeV 6 n + Li + T MeV

8 Termojaderná energie Termojaderná fúze je zdrojem energie hvězd včetně našeho Slunce. Fúze je proces spalování, nikoli řetězová reakce, čili neexistuje něco jako kritická hmotnost proces nepotřebuje produkty reakcí, stačí mu jen dodávat palivo. Nicméně, musí panovat podmínky nutné k hoření (teplota, hustota, ne příliš vysoké ztráty energie). U jaderné fúze jsou tyto podmínky nesmírně technicky náročné.

9 Kritérium pro fúzní reaktor John D. Lawson (1955): «It is seen that for a useful reactor T must exceed 10 8 degrees and nt must exceed These conditions are very severe.»

10 Kritérium pro fúzní reaktor John D. Lawson (1955): «It is seen that for a useful reactor T must exceed 10 8 degrees and nt must exceed These conditions are very severe.» Zapálení: ohřev od fúze stačí pokrýt všechny tepelné ztráty Zapálení v D-T reaktoru bude dosaženo při n E m 300 million K Doba udržení: E W P P L

11 Fyzikální plazma Pokud mají částice plynu dost energie, rozdělí se na ionty a elektrony pak mluvíme o plazmatu. Při vysokých teplotách mají částice vysoké rychlosti, takže mají i hodně energie. Srážky mezi nabitými částicemi jsou jiné probíhají na dálku. Plazma reaguje na elektrické a magnetické pole a zároveň je spoluvytváří.

12 Inerciální udržení mikrovýbuchy Zapálení pomocí laserů, v budoucnosti snad i pomocí svazků (příp. pinče)

13 National Ignition Facility (USA)

14 National Ignition Facility

15 Magnetické udržení možné i kontinuálně Plazma bez magnetického pole Plazma v magnetickém poli

16 Tokamak nejlepší udržení plazmatu

17 Tokamak COMPASS

18 Joint European Torus (JET)

19 JET: Vakuová nádoba a plazma #60753 oblast divertoru (wolfram, jinde Be)

20 Aktuality z Asie Čína: supravodivý tokamak EAST Korejská rep.: supravodivý tokamak KSTAR

21 Aktuality z Asie Japonsko: velký, satelitní supravodivý tokamak JT-60SA

22 Aktuality z Evropy - Německo Cívky a kryostat pro velký supravodivý stelarátor W7-X

23 Aktuality z Evropy - Německo

24 ITER

25 ITER: základní fakta COMPASS Posláním ITER je prokázat funkčnost integrovaného systému o velikosti budoucích reaktorů, aby se ověřila technická proveditelnost fúze jako zdroje energie. Sedm partnerů: EU, Japosko, Ruská Federace, USA, Čína, Korejská republika a Indie. Odhadované investiční náklady ~ 13 miliard EUR První plazma 2019 D-T provoz 2027 P f = 500 MW Q = 10

26 ITER blanket a divertor 440 segmentů 54 segmentů

27 Vakuová nádoba ITER 19x11 metrů 5000 tun

28 Cívky magnetického pole 18 cívek, 134 závitů Nb 3 Sn, 68 ka, > 5T tun

29 Kryostat ITER Největší vakuová nádoba světa (31x36.5m, 8500 m 3 )

30 Staveniště ITER

31 Komponenty už se vyrábějí 9 m 16 m Full-Size Radial Plate Prototype in Transport Frame May 2011 Full-Size winding line at ASG World s largest puzzle

32 ITER machine

33 ITER exterior

34 Vize fúzní elektrárny

35 A pohled do mnohem vzdálenější budoucnosti

36 Přítomnost na FJFI, Břehová 7 GOLEM

37 Místo závěru citát Tout ce qui est dans la limite du possible doit être et sera accompli. (Vše, co je na hranicích možností, musí být a bude uskutečněno.) Jules Verne, Zemí šelem