KONTROLLERT FUSJON MATEMATISK INSTITUTT 1 INTRODUKSJON: ATOMENERGI HAR ETTER TSJRNOBYL-ULUKKA FÅTT EIN KVA ER SKILNADEN PÅ EIN FISJONSREAKTOR OG EIN

Transkript

1 1 KONTROLLERT FUSJON INTRODUKSJON: ATOMENERGI HAR ETTER TSJRNOBYL-ULUKKA FÅTT EIN STERK BISMAK. MEN DETTE VAR ATOMENERGI BASERT PÅ FISJONSPROSES- SEN. KVA ER SKILNADEN PÅ EIN FISJONSREAKTOR OG EIN FUSJONSREAKTOR? DETTE SPØRSMÅLET SKAL ME KOMA TILBAKE TIL FØRST LITT HISTORIKK: ATOMBOMBA - HIROSJIMA OG NAGASAKI DEN KALDE KRIGEN - HYDROGENBOMBA. FUSJONSPROSESSEN INTERNASJONALT SAMARBEID FRÅ 1958

2 2 FUSJONS-PROSESSEN EIN AV KJERNEREAKSJONANE MED ENERGIUTBYTTE: D T n 4 H KREV HØG TEMPERATUR (100 MILL. GRADER). TRITIUM ER RADOIAKTIVT (HALVERINGSTID 12,3 ÅR)TEMPERATURAR PÅ 100 MILL. GRADER GJEV EIT HØGTEMPERATUR PLASMA.

3 3 KAN PROSESSEN REALISERAST I KONTROL- LERT FORM? SLIKE TILSTANDAR FINN EIN PÅ SOLA. MEN KAN VI LAGA KUNSTIGE SOLER? DEI FIRE AGGREGAT-TILSTANDANE HOVUDPROBLEMET ER INNESPERRING AV EIT PLASMA MED DENNE TEMPERATUREN. GRAVITASJON (SOLA). INERTIELL FUSJON (VANLEGE OG MINIATYR BOMBER V. H. A. LASER). MAGNETISK INNESPERRING.

4 4 JET-PROSJEKTET (JOINT EUROPEAN TORUS) PROSJEKTET ER PLASSERT PÅ CULHAM LABORATORY (LIKE UTANFOR OXFORD U.K.) PROSJEKTET STARTA MIDT PÅ 80-TALET. (OPPSKALERING 100X) RAPPORTERET SENSASJONELLE REULTAT I 1991 (09.10). 1,5-2 MW ENERGI FRÅ KJERNEFUSJON (< 1 S). I 1997 VART DET AUKA TIL MW. MEN BERRE 0,85 SEKUND!!! EIN GRUNN: MAGNETSYSTEMET FOR JET ER IKKJE KONSTRUERT FOR LENGRE OPERASJONSTID. NESTE STEG?

5 5 ITER INTERNATIONALTERMONCLEAR EXPERIMENTAL REACTOR ITER ER EIT INTERNASJONALT PROSJEKT DER HOVUDAKTØRANE ER EU, USA, RUSSLAND OG JAPAN. PLANLEGGINGSARBEIDET HAR GÅTT FØRE SEG I MEIR ENN 10 ÅR. EIN HAR NO KOME FRAM TIL EIT KONSEPT SOM ER OMLAG FERDIG PLANLAGT. DET ER ENNO IKKJE BESTEMT OM PROSJEKTET SKAL REALISE- RAST. MITT INNTRYKK ETTER FUSJONSKONFERANSEN I PRAHA SIST SOMMAR VAR AT AMERIKANARANE HADDE FÅTT KALDE FØTER. VENTELEG VERT DET AVGJORT OM EIT ÅRS TID OM PROSEKETE SKAL REALISERAST OG KVAR PROSJEKTET SKAL BYGGJAST OPP. DIMENSJONANE ER STORE. LINEÆRE DIMMENSJONAR VERT FOR ITER OMLAG 2-3 GONGER STØRRE ENN DEI STØRSTE EKSISTE- RANDE EKSPERIMENTA. VOLUM OMLAG 10 GONGER STØRRE. SAMANLIKNA MED JET ER DETTE EIT LITE STEG FRAMOVER!!!

6 6 ITER KOSTNADER - TEKNOLOGI ETTER 6 ÅR MED PLANLEGGING SOM HAR KOSTA OMLAG 15 MILL. NKR PR. ÅR ER EIN NO I STARTGROPA FOR Å STARTA BYGGINGA AV PROSJEKTET: EIN REKNAR MED EI KOSTNADSRAMME PÅ OMLAG 50 MILLIARDAR KRONER STORE TEKNOLOGISKE UTFORDRINGAR: SUPRALEIANDE MAGNETAR. (TEMPERATUR DIFFERANSE PÅ OVER 100 MILL. GRADER OVER NOKRE FÅ METER). FØRSTE-VEGG PROBLEM (INTENS EKSPONERING AV NØYTRO- NAR). LITHIUM I VEGGEN NR. 2, FOR TRITIUM PRODUCSJON OG NØY- TRON FANGING. HANTERING AV TRITIUM KREV FJERSTYRING AV ALT VEDLIKE- HALD. STABILITET ( DISRUPTION )?

7 7 FORDELER- ULEMPER FORDELER: BRENNSTOFF ER UFARLEG OG LETT TILGJENGELEG DRIFT AV REAKTOREN ER SIKKER. INGEN CO 2 PROBLEM. INGEN BOMBEMATERIALE FOR FISJONSBOMBER BLIR PRODU- SERT. ULEMPER: REAKTOREN BLIR STOR (10 MW) TRITIUM ER RADIOAKTIVT. KREV LITHIUM FOR PRODUKSJON. SET STORE KRAV TIL TKNOLOGI. RØYNSLENE EIN HAR GJORT MED JET OG TFTR (PRINCETON USA) ER OPPMUNTRANDE. FØRSTE VEGGEN VERT AKTIVERT P. G. A. NØYTRONSTRÅLING

8 8 TEORI - MODELLERING - MATEMATIKK VAL AV MATRIALE SOM IKKJE GJEV LANGLEVD RADIOAKTIVITET ER EI UTFORDRING. LIKEVEKT: PROBLEMET MED Å BESTEMMA MAGNETISKE LIKEVEKTS- KONFIGUASJONAR MED EIT MAGNETISK FELT ER EI STOR TEORETISK UTFORDRING. B p = B B STABILITET: PROBLEMET MED Å UNDERSØKJA OM LIKEVEKTSTILSTANDAR ER STABILE FØRER FORT TIL STORE OG INNFLØKTE MATEMATISKE PROBLEMSTILLINGAR.

9 9 JET FRÅ INNSIDA

10 10 ENERGIFORBRUK GLOBALT PERSPEKTIV % av total Energiforbruk Global oversikt gass Kjernekraft ved kol olje Muskelkraft Vind og vasskraft ÅR

11 11 TOKAMAK Prinsippskisse for TOKAMAK Primær-vindingar Toroidalt magnetfelt Toroidal straum Poloidalt magnetfelt

12 12 LASERFUSJON laserlys komprimert kjerne laserlys laserlys ekspanderande plasma laserlys STERKT LASERLYS VERT FOKUSERT PÅ EIT LITE KORN DEUTERIUM SOM ER KAPSLA INN I ANNAN MATERIE. DEI YTRE DELANE AV DENNE VESLE KULA DAMPAR VEKK OG FORSVINN MED STOR FART. REKYLKRAFTA KOMPRIMERER DEN SENTRALE DELEN AV KJERNEN SLIK AT TEMPERATUREN STIG OG GJEV FUSJON MELLOM DEUTERIUM KJERNANE.

13 13 LAWSON- KRITERIET -3 nτ(m s) Alcator (83) 5($.725 RPUnGH JET (91) JET (89) JET (86) PLT(78) Farmgong i parameterverde ( K) T o i