Co je plazma?
Plazma je stav hmoty spolu s pevnými látkami, kapalinami a plyny. Skládá se z částečně ionizovaného plynu, který obsahuje ionty, elektrony a neutrální atomy.
Co to znamená?“
V plazmatu se některé elektrony uvolňují z atomů, což umožňuje průchod proudu a elektřiny. Ve skutečnosti je jedním z mála přirozeně se vyskytujících plazmových jevů na Zemi blesk!
Můžeš si vzpomenout na jiné plazmy?
- Zářivky obsahují rtuťové plazma.
- Hvězdy, například Slunce, jsou horké koule plazmatu.
- Aurora Borealis a Aurora Australis
- Fúzní reaktory, jako je NSTX-U, používají plazmu ke slučování atomů za účelem získání energie.
- Plazmatické displeje používají malé buňky plazmy k osvětlení obrazů.
Co je fúze?
Lehké atomy, jako je vodík (jeden proton a jeden neutron), se mohou spojit tak těsně, že uvolní energii. K tomu dojde pouze tehdy, pokud se dvě kladně nabitá jádra přiblíží natolik, že překonají elektrickou sílu, která je tlačí od sebe. Když se jádra dostatečně přiblíží, převládne síla, která váže protony a neutrony dohromady, silná síla, a přitáhne jádra ještě blíže k sobě.
Sluneční jádro je přirozeným fúzním reaktorem. Než se Slunce zformovalo, bylo oblakem plynu tvořeným převážně vodíkem a trochou helia. V určitém okamžiku se mrak stal tak hmotným, že gravitace způsobila jeho zhroucení do sebe a vznikla hvězda. Četné srážky v jádru Slunce uvolnily elektrony z iontů a vytvořily plazmatický stav. Termonukleární fúze začala ve Slunci, když se srážky mezi ionty staly tak častými, že se ionty dostaly dostatečně blízko k sobě, aby se mohly sloučit.
Slunce využívá gravitaci k tomu, aby se jeho jádra dostala dostatečně blízko a byla dostatečně horká k tomu, aby mohla začít termonukleární fúze. Na Zemi se vědci snaží postavit vlastní fúzní reaktory. Snaží se dostat atomy dostatečně blízko k sobě tím, že maximalizují počet iontů v malé oblasti a dobu, po kterou zůstávají blízko sebe. Za tímto účelem se reaktory zahřívají na teploty mnohem vyšší než jádro Slunce (>100 000 000 °C), které přeměňují plynný vodík na vodíkové plazma. Silná magnetická pole nebo výkonné lasery pak toto plazma omezí do malé kontrolovatelné oblasti, kde může dojít k fúzi.
Fúzní reaktory typu Tokamak, jako je NSTX-U, přečerpávají většinu získané energie do rychlých neutronů. Energii z těchto neutronů lze shromažďovat v přikrývce, která obklopuje plazma a může se skládat z roztavené směsi lithia a olova. Přebytečné teplo v této přikrývce lze pak využít k výrobě páry pro pohon turbín a výrobu elektřiny.
Další čtení
.