V této úvodní kapitole se pokusíme nastínit některé metodologické aspekty stavby fyziky a jejího začlenění do kontextu ostatní přírodovědy a vědeckého poznání vůbec. Tyto metodologické poznámky mohou být zajímavé např. pro studenty a zájemce nefyzikálních profesí, kteří si chtějí udělat ucelený obraz o fyzikálních aspektech zkoumání přírody.
Řízená termonukleární reakce
Mírové využití termonukleární energie možné jen tehdy, podaří-li uskutečnit řízenou
termonukleární reakci zkonstruovat termonukleární reaktor.: rozdíl výše uvedeného štěpení těžkých jader, při termojaderném slučování nedochází řetězové reakci,
neboť vyprodukované teplo tlak nejsou dostačující pro spuštění další fúze.3 Jaderné reakce
Oheň zapálí teprve tehdy, když vnějším dodáním energie dosáhneme potřebné zápalné teploty, kdy kinetická energie
atomů překoná bariéru vzájemných elektrických odpudivých sil atomy přiblíží sobě natolik, může dojít sdílení
valenčních elektronů vzniku elektro-chemické vazby (jak bylo diskutováno §1. neutronová bomba, která využívá pronikavé neutronové záření, vznikající explozí malé
termonukleární nálože. Při vysokých hustotách
řádu ∼1025 iontů/cm3 stačí desítky pikosekund (explozívní fúze), při nízkých hustotách ∼1014 iontů/
cm3 jsou řádově sekundy (fúze probíhá plynule).
Pokusy uskutečnění řízené termonukleární reakce ubírají dvěma zásadně odlišnými cestami:
♦ Inerciální fúze,
při níž prudkým lokálním ohřevem malého objemu jaderného paliva dochází vzniku plasmy k
termonukleární mikro-explozi malém měřítku. Pokud se
aspoň část této uvolňované energie udrží reakčním prostoru, může potřebná vysoká teplota udržovat "fúzní
hoření" může pokračovat. Aby taková termonukleární reakce
mohla proběhnout, potřeba zajistit dvě základní podmínky:
q Vytvořit vysokoteplotní plasmu jaderného paliva (směsi T). Malá kapsle jaderného
paliva, obsahující několik miligramů D+T, několika směrů současně ozářena vysoce výkonnými
impulsy záření, např.cz/JadRadFyzika3.10. 1.
Pozn. Neřízená termonukleární reakce podstatou zneužití jaderné fúze v
tzv. Absorbce tohoto záření vede náhlému ohřátí
povrchové vrstvy kapsle (tzv.RNDr. Speciální variantou termonukleární zbraně
je tzv.2008 12:13:33]
.1. Zato energie uvolněná při fúzi jader více než milionkrát vyšší než při chemickém hoření. důsledku
zákona akce reakce tato prudká expanze odpařené ablační vrstvy následek rychlé stlačení vnitřní
části kapsle D+T vzniká efekt "sférického raketového motoru" Fáze silně stlačeném adiabaticky
zahřátém plasmatu uvnitř kapsle pak může dojít termonukleárnímu sloučení jakési
"termonukleární mikro-explozi" (Fáze C), při níž cca 30% množství směsi D+T sloučí 4He vylétající
http://astronuklfyzika. Podmínky pro probíhání jaderné fúze musejí
být zajištěny zvenčí vysoká teplota tlak udržení vysokoteplotní plasmy dostatečně dlouhou dobu buď inerciálně
explozí, nebo silným magnetickým polem (viz níže), popř. Přitom uvolní energie vazby;
pokud vyšší než dodaná energie, reakce exotermická může již udržovat potřebnou teplotu sama hoření
pokračuje. laserů, svazky částic (Fáze A). gravitací hvězdách. lithia deuteria, jadernou roznětkou (např.htm (30 34) [15. Vojtěch Ullmann: Jaderná radiační fyzika. "vodíkové bombě": směs tritia deuteria, popř.
expolozívní štěpnou reakcí 235U 239Pu vlastně výbuchem menší "atomové bomby") prudce zahřeje na
teplotu kolem 100miliónů stupňů, čímž dojde explozívní termonukleární reakci uvolnění
mnohonásobně větší energie než štěpné "atomové bomby".
q Udržet koncentraci této plasmy dobu potřebnou proběhnutí fúze, než stačí tepelným
pohybem rozletět.3. Princip této metody (jejíž příliš výstižný název vznikl z
toho, využívá setrvačnosti zákona akce reakce) znázorněn obr.7.
Expozívní termonukleární reakce
Podobně jako štěpné jaderné reakce, mohou termonukleární jaderné reakce probíhat neřízeně
(explozivně), nebo řízeně (ustáleně). Potřebná doba udržení závisí koncentraci plasmy.1). vlevo.
Podobně zapálení jaderné fúze třeba nejprve dosáhnout vysoké teploty, tomto případě téměř milionkrát vyšší než
u chemického hoření. ablátoru), která prudce odpaří expanduje prostoru
