Pokročilé borové sloučeniny a proton-borová fúze

  • Vedoucí práce / Supervisor: Ing. Miroslav Krůs, Ph.D. (ÚFP AV ČR, FJFI)
  • Pracoviště / Workplace: Ústav fyziky plazmatu AV ČR, v. v. i./Výzkumné centrum PALS
  • Kontakt / Contact: krus@ipp.cas.cz

Slučování protonů s jádry boru se často považuje za svatý grál fúzní energie, protože během reakce nevznikají prakticky žádné energetické neutrony (na rozdíl od tradiční fúze deuteria s tritiem), které by mohly aktivovat reaktorovou nádobu či její nejbližší okolí. Během této reakce se uvolňuje energie 8.7 MeV, kterou odnáší tři jádra hélia (alfa částice). Z tohoto důvodu proton-borová fúze je skutečně čistým a ekologicky přijatelným zdrojem energie. Navíc díky tomu, že produkty reakce jsou nabité částice, můžeme se zcela vyhnout odvodu fúzní energie přes páru do turbíny, ale bude možné konvertovat fúzní energii přímo do elektrické energie. Proto může být dosaženo mnohem vyšší účinnosti při generaci elektřiny. Na druhou stranu dosažení zapálení paliva je mnohem složitější než u konvenční deuterium-tritiové fúze. Pro zapálení reakce je potřeba 100x vyšší teplota a 1000x vyšší tlaky, proto je studována a jako potenciální zdroj fúzní energie uvažováno právě slučování deuteria s tritiem.

Avšak experimenty provedené v nedávné době v laboratořích PALS prokázaly, že je v jednom výstřelu laseru možné vygenerovat vysoké množství fúzních alfa částic (1011, což je mnoho řádů méně než je potřeba pro spuštění lavinové reakci). Proto se v poslední době proton-borová fúze dostává do popředí zájmu laserové fúzní komunity.

V nedávné době byly vyvinuty pokročilé terče, které umožňují dosažení vysokých výtěžků fúzní energie. Navíc je možné vyprodukovat takové terče (borové pěny, podkritické borové sloučeniny), které umí minimalizovat jevy, které v tradiční deuterium-tritium zabraňují účinné absorpci laserového záření na povrchu palivové pelety.

Cílem práce je studium proton borové fúze a testování nových materiálů, které mohou sloužit jako palivo. Student/ka se seznámí s fyzikou plazmatu, inerciální fúze, proton-borové fúze, diagnostikami a experimentálními technikami užívanými během studia proton-borové fúze. Téma práce je dostatečně široké, a tak umožňuje případné pokračování na výzkumném úkolu i diplomové práci. Naše skupina v rámci evropských aktivit EuroFusion spolupracuje s předními laboratořemi ve Francii, Německu, Velké Británii a Itálii.