background image

1

Materiały internetowe

http://www.chem.ucsb.edu/coursepages/06fall
/1C-Watts/dl/Lecture_Notes/Lecture18.%2011-
15-06%20Transition%20Metals%201.pdf

http://depts.washington.edu/chemcrs/bulkdis
k/chem162A_sum04/handout_Lecture_15.pdf

http://www.chemistry.mtu.edu/pages/courses/
files/ch1120-srsylves/Chapter%2020.pdf

• http://www.sinc.sunysb.edu/Class/che142jl/tra

nsitionmetals.pdf

background image

2

Lantanowce

background image

3

background image

4

Kontrakcja lantanowcowa

background image

5

Kontrakcja lantanowcowa

background image

6

background image

7

background image

8

background image

9

background image

10

background image

11

background image

12

background image

13

background image

14

background image

15

Własności metalicznych lantanowców

miękkie (cięższe bardziej twarde), kowalne, o 
metalicznym połysku
Metale elektrododatnie
Ln

3+

+ 3e = Ln

Ln = La -2.52 V; = Lu -2.25 V ( Ba

2+

/Ba, –2.91 V; 

K

+

/K, –2.92 V)

miękkie (cięższe bardziej twarde), kowalne, o 
metalicznym połysku
Metale elektrododatnie
Ln

3+

+ 3e = Ln

Ln = La -2.52 V; = Lu -2.25 V ( Ba

2+

/Ba, –2.91 V; 

K

+

/K, –2.92 V)

background image

16

Własności metalicznych lantanowców

- Ln + H

2

O = M

2

O

3

lub M(OH)

3

+ H

2

(~ powoli zimna, szybko 

gorąca), 
- Ln + H

+

(rozcieńczony kwas) Ln

3+

+ H

2

(szybko w pokojowej 

temperaturze)
- spalają się w powietrzu do M

2

O

3

(ale Ce  do CeO

2

, Ce

4+

, 4f

0

)

- reagują powoli z  N2 tworząc jonowe ionic azotki LnN
- ulegają egzotermicznej reakcji z H

2

tworząc jonowe 

wodorki MH

n

(n = 2,3)

- Ln + H

2

O = M

2

O

3

lub M(OH)

3

+ H

2

(~ powoli zimna, szybko 

gorąca), 
- Ln + H

+

(rozcieńczony kwas) Ln

3+

+ H

2

(szybko w pokojowej 

temperaturze)
- spalają się w powietrzu do M

2

O

3

(ale Ce  do CeO

2

, Ce

4+

, 4f

0

)

- reagują powoli z  N2 tworząc jonowe ionic azotki LnN
- ulegają egzotermicznej reakcji z H

2

tworząc jonowe 

wodorki MH

n

(n = 2,3)

background image

17

background image

18

background image

19

background image

20

background image

21

background image

22

background image

23

background image

24

background image

25

background image

26

background image

27

background image

28

background image

29

background image

30

background image

31

background image

32

background image

33

background image

34

background image

35

background image

36

background image

37

background image

38

background image

39

background image

40

background image

41

REAKCJA ROZSZCZEPIENIA

0

50

100

1.

Kw

3.

Kw

Wsch.

Zach.

Płn.

background image

42

REAKCJA ROZSZCZEPIENIA

W 1938 roku dwaj naukowcy Otto Hahn i 
Fritz Strassman zauważyli, że jednym z 
produktów reakcji przeprowadzonej przez 
Fermiego i Segre jest izotop baru 

144

56

Ba. 

Rok później Otto Frisch i Lisa Meitner 
zaproponowali teorię, zgodnie z którą, jądro 
uranu jest rozszczepiane na dwa fragmenty: 

144

56

Ba i 

89

36

Kr. Wyemitowane zostają też 

neutrony i duża ilość energii. 

background image

43

REAKCJA ROZSZCZEPIENIA

Istnieją też inne rodzaje rozpadu uranu. Na 
przykład

Powstałe w wyniku rozszczepienia związki mogą 

następnie same ulegać rozpadowi 
promieniotwórczemu. To właśnie cząsteczki beta 
z takiego rozpadu obserwował Fermi w swoim 
doświadczeniu. 

background image

44

REAKCJA 

ROZSZCZEPIENIA

background image

45

REAKCJA ROZSZCZEPIENIA

W czasie rozszczepiania atomów zostaje 
wyemitowana duża porcja energii. Aby 
pokazać ile to energii, rozpatrzmy 
rozszczepienie uranu -

235

92

U*. Efektem 

końcowym w rozpatrywanym przypadku są 
jądra 

140

58

Ce i 

94

40

Zr, sześć cząsteczek beta, 

dwa neutrony. Zapiszmy całkowitą masę na 
początku i na końcu: 

background image

46

REAKCJA ROZSZCZEPIENIA

u = 1,49*10

-10

J = 931 MeV

Tak więc w czasie reakcji ubyło ~0,233 u masy - została 
ona zamienione na energię. Zgodnie z równaniem 
Einsteina równoważności masy i energii, energia która 
się wydzieliła równa jest ~208 MeV. 

W czasie 

rozszczepiania jąder uranu następuje emisja pewnej 
liczby neutronów. Neutrony te mogą wywoływać kolejne 
rozszczepienia w próbce uranu. A każde kolejne 
rozszczepienie powoduje wyzwolenie energii i emisję 
następnych neutronów. Reakcja ta staje się łańcuchową 
reakcją samopodtrzymującą. 

2 grudnia 1942 roku na University of Chicago został 

uruchomiony pierwszy reaktor jądrowy (nazywany 
stosem atomowym) zbudowany przez Enrico Fermiego

background image

47

REAKCJA ROZSZCZEPIENIA

background image

48

background image

49

background image

50

REAKTOR JĄDROWY

background image

51

Typowy reaktor jądrowy zbudowany jest z: 
1. Rdzenia 
. Pręty paliwowe zawierają paliwo jądrowe ( zwykle granulowany tlenek 
uranu). 
. Pręty regulujące i pręty bezpieczeństwa zbudowane są z substancji 
pochłaniających neutrony (np. bor, kadm), przy czym pręty regulacyjne służą 
do precyzyjnej zmiany strumienia neutronów, podczas gdy pręty 
bezpieczeństwa mają za zadanie całkowite przerwanie reakcji łańcuchowej w 
sytuacji awaryjnej - oba te rodzaje prętów wsuwa się i wysuwa z rdzenia w 
miarę potrzeby. 
Pełny wsad paliwa do przeciętnego reaktora składa się z kilkuset takich 
prętów. Pręty pozostają w reaktorze 4-5 lat. Po tym czasie wypalone paliwo 
jądrowe jest przesyłane do jego dostawcy, który składuje je, odzyskując 
zwykle wcześniej wytworzony pluton i nie spalony uran. 
. Chłodziwa-reaktory trzeba chłodzić, by odbierać produkowaną w nich 
energię. Chłodziwo w wymiennikach ciepła grzeje wodę w drugim obiegu, nie 
stykając się bezpośrednio z reaktorem. Chłodziwem może być zarówno 
zwykła jaki ciężka woda. Niekiedy buduje się reaktory, w których ciśnienie 
wody chłodzącej dobrano w ten sposób, że wrze ona, gdy przechodzi przez 
rdzeń reaktora. W innych woda pod ciśnieniem 100-140 atmosfer ogrzewa 
się nawet do 3000C , co pozwala na znaczne podniesienie sprawności 
urządzenia. 

background image

52

. Kanały badawcze służą do kontrolowania poziomu strumienia 
neutronów, wykonywania naświetlań itp. 
. Moderator- w nowoczesnych reaktorach trzeba go stosować. 
Obecnie stosuje się trzy jego rodzaje: grafit, wodę, ciężką wodę. 
Jego zadaniem jest spowolnianie neutronów. Jeżeli szybkie 
neutrony zderzą się z jądrami lekkich pierwiastków, następuje ich 
spowolnienie. Na początku najczęściej stosowano grafit. Obecnie 
wykorzystujemy go w niektórych rodzajach reaktorów, w tym w 
wysokowydajnych grafitowo-sodowych, chłodzonych ciekłym 
sodem. Reaktory w których role moderatora pełni ciężka woda, 
charakteryzują się najmniejszymi stratami neutronów. 

Chłodziwem może być również powietrze, gazy, tj. wodór czy hel, lub 

ciekły metal- sód, potas bądź bizmut 

background image

53

2. Reflektor neutronów- celem reflektora neutronów jest 
zwiększenie strumienia neutronów w zewnętrznych 
częściach rdzenia lub ładunku dzięki rozpraszaniu 
neutronów wstecz, 
do obszaru zachodzenia reakcji łańcuchowej. 
3.Osłony biologiczne- zabezpieczają, żeby promieniowanie 
nie wydostało się na zewnątrz. 

background image

54

Podstawy działania reaktora

• Jedynym naturalnie występującym jądrem rozszczepialnym jest

235

U (0.72 % ) 

• Szybkie neutrony będące produktem rozszczepienia nie są efektywne w 

podtrzymywaniu reakcji rozszczepienia

należy zwiększyć zawartość

235

U w paliwie lub spowolnić 

szybkie neutrony

• Należy podtrzymać reakcję łańcuchową i zapobiec eksplozji

background image

55

Podstawy działania reaktora

• Utrzymanie reakcji łańcuchowej wymaga zastosowania masy 

krytycznej uranu (ze względu na straty neutronów)

Zatem masa krytyczna materiału rozszczepialnego, to 

minimalna masa, w której reakcja rozszczepienia przebiega 

w sposób łańcuchowy, czyli każde jedno rozszczepienie jądra 

atomowego inicjuje dokładnie jedno następne 

rozszczepienie. W masie mniejszej od masy krytycznej 

reakcja zainicjowana rozszczepieniem spontanicznym 

zaniknie, w masie większej od masy krytycznej reakcja 

będzie przebiegała w sposób lawinowy, tzn. jedno 

rozszczepienie wywoła więcej niż jedno rozszczepienie.

Energia wyzwolona w reakcji rozszczepienia = 10

6

x energia 

spalenia tej samej masy węgla

background image

56

REAKTOR JĄDROWY

Jeżeli liczba neutronów, które są tracone bądź 

absorbowane w innych reakcjach niż rozszczepianie jest 
większa niż liczba neutronów wytwarzanych w reakcji 
rozszczepienia, wtedy reakcja rozszczepiania nie 
podtrzymuje się i ustaje. Reaktor znajduje się w stanie 
podkrytycznym. 

Odwrotnie, w momencie, gdy za każdym kolejnym 

rozszczepieniem zwiększa się liczba neutronów zdolnych 
do wywołania rozszczepienia to wtedy ilość rozszczepień 
wzrasta, wzrasta energia wytwarzana przez reaktor. 
Reaktor jest w stanie nadkrytycznym. 

Jeśli utrzymuje się stała liczba rozszczepień (jeden 

neutron z każdego rozszczepienia wywołuje jedno kolejne 
rozszczepienie) reaktor jądrowy znajduje się w stanie 
krytycznym. 

background image

57

background image

58

Boiling Water Reactor

Woda jest moderatorem, czynnikiem chłodzącym i 
źródłem pary kierowanej na turbinę. Jakikolwiek wyciek 
paliwa powoduje skażenie wody a stąd turbiny i reszty 
układu

70 atmosfer – woda wrze w 285 C

background image

59

Pressurized Water Reactor 

160 atmosfer - 315 C. Wyższa wydajność, ale reaktor bardziej 
skomplikowany i droższy.  Większość reaktorów w USA jest tego 
typu.

background image

60

background image

61

Paliwo reaktorowe

• Aktualnie stosuje 

się w reaktorach
UO

2

, mniej 

reaktywny niż 
metaliczny uran

• Enrichment is by 

fractional
gaseous 
centrifugation of 
UF6 (easily 
sublimed)

background image

62

Znaczne ilości Pu mogą być produkowane w 

reaktorach bez moderatora (przeróbka paliwa 

bardziej niebezpieczna!)

Reaktory powielające

Powstaje pierwiastek - plutonPluton może być następnie 
rozszczepiany przy użyciu powolnych neutronów. 
Reaktory powielające przeprowadzają właśnie ten proces 
wykorzystując izotop uranu 

238

92

U, który nie podlega 

rozszczepieniu w czasie bombardowania przez neutrony 
powolne, do wytworzenia rozszczepialnego plutonu

background image

63

background image

64

Liquid-Metal Fast-Breeder Reactor

background image

65

Liquid-Metal Fast-Breeder Reactor

Reaktor wymaga większej zawartości U-235 niż 
zwykłe reaktory, ( 15- 30%). Nie ma moderatora 
(neutrony szybkie są efektywniejsze dla 
przekształcenia U-238 w Pu-239. Przy 
podwyższonej zawartościf U-235, przekrój 
czynny dla reakcji rozszczepienia jest 
wystarczający dla podtrzymania reakcji 
łańcuchowej.

Dlaczego sód – woda działałaby jak moderator.

background image

66

Liquid-Metal Fast-Breeder 

Reactor

Sód topi się w 98°C, wrze w 892°C. Szeroki 
zakres pracy bez konieczności pracy w 
podwyższonych ciśnieniach. Jego wysokie 
ciepło właściwe powoduje, że jest wydajnym 
medium odprowadzającym ciepło z reaktora.

background image

67

spent' fuel = uranium / plutonium / trans-uraniums (small amounts) / ~30 fission 

products (inc. 2nd row transition metals / lanthanides as alloys or complex oxide 

phases)

background image

68

Stabilizacja lotu 
bomby

Ładunek 
rozszczepialny

Ładunek 
wybuchowy

Ładunek 
wybuchowy

Dodatkowe 
źródło 
neutronów

W bombie atomowej materiał 
rozszczepialny (uran, pluton) 
podzielony jest na fragmenty 
ukształtowane, by powstające w 
wyniku rozszczepienia jąder 
neutrony uciekały poza jego 
obszar. Szybkość reakcji rozpadu 
jest mała. Po odpaleniu ładunków 
wybuchowych ładunki 
rozszczepialne zbijane są w jeden 
ładunek o masie większej od tzw. 
Masy krytycznej. W tej sytuacji 
więcej neutronów powstaje w 
trakcie rozpadu, niż wydostaje się 
na zewnątrz i szybkość reakcji 
gwałtownie się zwiększa, 
prowadząc do niekontrolowanego 
już wybuchu i uwolnienia 
olbrzymiej energii.

background image

69

Zasada działania bomby atomowej opiera się na rozszczepianiu 
uranu. Bombardując jądro uranu neutronami doprowadza się do 
jego rozszczepienia z emisją energii i kilku neutronów. Neutrony te 
mogą albo uciec z próbki uranu, albo spowodować rozszczepienie 
kolejnych jąder. Jeżeli mamy za mało uranu, to przeważa pierwszy 
przypadek. Mówimy wtedy, że mamy masę podkrytyczną. Przy 
pewnej ilości uranu zaczyna przeważać ten drugi przypadek. 
Minimalną masa przy, której zaczyna rozwijać się jądrowa reakcja 
łańcuchowa nazywamy masę krytyczną. Powyżej masy krytycznej 
więcej neutronów powoduje rozpad kolejnych jąder niż ich ucieka z 
próbki. Reakcja więc rozwija się lawinowo. Na przykład: najpierw 
jedno rozszczepienie, później dwa, cztery, osiem, szesnaście itd. 
Każde rozszczepienie wyzwala kolejną dawkę energii. Następuje 
wybuch. Na tej właśnie zasadzie działa bomba atomowa.

background image

70

background image

71

1.

Lotki stabilizujące 

2.

Stożek ogona 

3.

Wloty powietrza (dla 
detonatora 
ciśnieniowego) 

4.

Detonator ciśnieniowy 

5.

Ołowiana obudowa 
ekranująca 

6.

Ramie detonatora 

7.

Głowica detonatora 

8.

Konwencjonalny  materiał 
wybuchowy  (kordyt)

9.

"Pocisk" z Uranu-235 

10.

Prowadnica "pocisku" 

11.

"Tarcza" z Uranu-235 (ze 
zwierciadłem neutronów) 

12.

Czujniki  telemetryczne

13.

Zapalniki

(montowane 

tuż przed zrzutem) 

background image

72

Little Boy miał długość 3 metrów, średnicę, w najgrubszym miejscu, 71 cm i ważył 4035 
kg, choć ładunek uranu ważył zaledwie 1 kg. Nazwano go Little Boy (mały chłopiec) lub 
Thin Man (chudy człowiek), gdyż pod takim kryptonimem kryły się też duże bomby 
zapalające, które masowo zrzucano już wcześniej na Japinię. Little Boy odziedziczył po 
tych bombach zewnętrzny pancerz, co upodabniało go do złudzenia do tych bomb. 
Bomba posiadała zapalnik ciśnieniowy, który uruchamiał eksplozję automatycznie na 
zadanej wysokości.

Little Boy posiadał moc wybuchu równoważną 15 kilotonom trotylu. Jego serce składało 
się ze sfery wypełnionej ok. 0.5 kg izotopu uranu 235. Sfera była podzielona na trzy 
odseparowane od siebie cienkimi foliami ołowianymi sekcje. W każdej znajdowała się 
1/3 całkowitej ilości uranu. Wybuch został inicjowany przez symetrycznie 
rozmieszczone wokół tej sfery ładunki trotylu, które wtłoczyły trzy fragmenty uranu do 
środka sfery niszcząc przy okazji cienkie przegrody ołowiane i tworząc odpowiednią 
masę krytyczną uranu.

Był pierwszą na świecie bombą atomową użytą w czasie wojny. Nigdy więcej nie użyto 
bojowo bomby uranowej. Na Nagasaki użyto bomby z 

plutonu Fat Man. Jednym z celów bombardowania było porównanie skutków 
niszczących obu typów bomb.

background image

73

background image

74

1. bezpiecznik detonujący 
AN 219
2. Antena radaru Archie
3. Panel z bateriami (do 
detonacji ładunków 
wybuchowych)
4. Jednostka X - układ 
sterujący detonacją
5. Łącznik mocujący  dwie 
elipsoidalne  połówki bomby
6. Pięciokątne fragmenty 
materiału  wybuchowego
7. Sześciokątne fragmenty 
materiału  wybuchowego 
(całość tworzyła wzór jak 
piłka do piłki nożnej)
8. Ogon bomby (model 
California Parachute)
9. Powłoka głowicy  (1,4 
metra średnicy wewnętrznej)
10. Stożki obudowujące 
całość głowicy
11. Materiał wybuchowy
12. Materiał rozszczepialny
13. Panel z przyrządami 
sterującymi  (radar, 
czasomierz, itp.)
14. Panel czujników 
barometrycznych

background image

75

"Fat Man" to nazwa Bomby atomowej, która w dniu 9 sierpnia 1945 
roku została zdetonowana nad japońskim miastem Nagasaki.

W odróżnieniu od zrzuconej trzy dni wcześniej na Hiroshimę bomby 
Little Boy zbudowanej ze wzbogacanego uranu, to urządzenie zawierało 
ładunek z plutonu. Bomba miała długość ponad 3m, średnicę 1.5m i 
ważyła 4.5 tys. kg. Siła ładunku wynosiła 20 kiloton (84 TJ (teradżule)). 
Została zrzucona przez pilota Charlesa Sweeney’a z bombowca o 
nazwanego przez załogę Bockscar.

W eksplozji w Nagasaki zginęło 74300 osób.

Było to drugie, i jak do tej pory (2006) ostatnie, militarne użycie broni 
jądrowej

.

background image

76

USA: 1030 prób

ZSRR: 715 prób

Francja: 210 prób

Wielka Brytania: 45 prób

Chiny: 45 prób

Indie: 6 prób

Pakistan: 6 prób

Izrael/Republika Południowej Afryki: spekulacje o 
przeprowadzeniu jednej próby

Korea Północna: spekulacje o przeprowadzeniu jednej próby

background image

77

The Future of Nuclear Power

Unlike nuclear fission, in which the 
nucleus of a heavy atom splits and 
releases energy, nuclear fusion 
produces energy by "fusing" nuclei 
from two light atoms.

The sun and the stars are fueled by 
fusion, which releases a tremendous 
amount of energy: the fusion of 1 
kilogram of hydrogen isotopes equals 
the fission of 1 metric ton of uranium 
or the combustion of 10,000 metric 
tons of oil! Fusion is the subject of 
important international research

background image

78

Reakcja termojądrowa 
zachodzi  w czasie wybuchu 
bomby atomowej 
(termojądrowej). Aby 
powstały warunki 
wystarczające do 
zapoczątkowania reakcji 
fuzji, konieczny jest najpierw 
wybuch bomby atomowej 
(która stanowi zapalnik 
bomby wodorowej) w celu 
uzyskania temperatury i 
ciśnienia. Reakcja 
termojądrowa trwa zaledwie 
ułamek sekundy, ale w tym 
czasie bomba wyemituje tyle 
energii, ile powstaje przy 
spaleniu wielu tysięcy ton 
węgla.  

Ładunek 
rozszczepialny 
(uran)

Mieszanka 
deuteru i trytu

Materiał 
wybuchowy

background image

79

bomba wodorowa - lub inaczej bomba termojądrowa jest jak na razie
jedynym na Ziemi przejawem reakcji termojądrowej dającym dodatni
bilans energetyczny. Energia uwalniana w czasie wybuchu tej bomby
pochodzi z syntezy jąder lekkich (izotopy wodoru),w wyniku której
powstają jądra cięższe o większej energii wiązania na nukleon.
W dniu 1 listopada 1952 amerykańscy fizycy pod kierunkiem
Edwarda Tellera doprowadzili na atolu Eniwetok do pierwszego
wybuchu bomby termojądrowej. Bomba wykorzystywała deuter i tryt
jako paliwo termojądrowe. Siłę wybuchu oszacowano na 10 megaton
(MT) czyli około 700 bomb jądrowych zrzuconych na Hiroszimę.
Reakcja termojądrowa, to synteza jąder lekkich pierwiastków, w
wyniku której powstają jądra cięższe o większej energii wiązania w
przeliczeniu na jeden nukleon. Jest to zysk energetyczny, który może
być

przekształcony

w

energię,

np.

cieplną.

Warunkami

umożliwiającymi

reakcję

syntezy

jest

silne

rozpędzenie

jąder

atomowych

(wysoka

temperatura)

oraz

duża

koncentracja

odpowiednich jąder. Warunki takie uzyskuje się przez wybuch bomby
jądrowej w

centrum

której

umieszczono

materiał

do

syntezy

termojądrowej

.

background image

80

• ITER (International Thermonuclear

Experimental Reactor) (po łacinie droga

– międzynarodowy projekt badawczy, 

którego celem jest zbadanie możliwości 

produkowania na wielką skalę energii z 

fuzji jądrowej. Głównym zadaniem jest 

budowa wielkiego tokamaka (urządzenie 

do przeprowadzania kontrolowanej 

reakcji termojądrowej) wzorowanego na 

wcześniej budowanych mniejszych. 

Projekt jest przewidywany na 30 lat (10 lat 

budowy i 20 lat pracy reaktora), i ma 

kosztować w przybliżeniu 10 mld euro.

background image

81

• Tokamak (Toroidalnaja Kamiera s Magnitnymi

Katuszkami, ros. ТОроидальная Кaмера с 

МАгнитными Катушками – pierścieniowa 

komora z cewkami magnetycznymi) – urządzenie 

do przeprowadzania kontrolowanej reakcji 

termojądrowej. Główna komora ma kształt torusa. 

Dzięki elektromagnesom tworzony jest pierścień 

plazmy. Komora wypełniona jest zjonizowanym 

gazem (deuterem albo deuterem i trytem). Pole 

magnetyczne pochodzące z transformatora 

indukuje prąd elektryczny w pierścieniu gazu. 

Prąd ten powoduje wyładowania w gazie. 

Zachodzi jeszcze większa jego jonizacja i 

ogrzewanie. W końcu tworzy się gorąca plazma. 

Gorąca plazma jest utrzymywana w zwartym 

słupie wewnątrz pierścienia dzięki silnemu polu 

magnetycznemu.

background image

82

• Plazma w tokamaku jest podgrzewana przez 

przepuszczanie przez nią prądu o dużym 
natężeniu oraz podgrzewanie mikrofalami. 
Docelowa temperatura ma sięgać 100,000,000 K. 
W takiej temperaturze cząstki mają dużą 
prędkość i łatwo uciekają, powodując utratę 
ciepła. Aby reaktor mógł działać konieczne jest 
ciągłe utrzymywanie ich ściśniętych w małej 
objętości. Uzyskuje się to przez używanie 
pułapek magnetycznych. Naładowana cząstka w 
takiej pułapce zamiast uciekać, krąży wokół linii 
pola. Dodatkowo może poruszać się równolegle 
do linii pola, ale jeśli te mają kształt okręgów to 
cząstka jest uwięziona. Z tego wynika toroidalny 
kształt tokamaków.

background image

83

Tokamak musi dodatkowo zapewniać próżnię 
wokół plazmy (aby nie tracić energii na 
podgrzewanie otoczenia), oraz ochronę 
środowiska zewnętrznego przed silnym 
promieniowaniem neutronowym. Neutrony są 
pozbawione ładunku, a więc wydostają się z 
pułapki magnetycznej, zabierając ze sobą 
produkowaną energię. Dla ich absorbowania za 
wewnętrzną osłoną tokamaka umieszczonych jest 
wiele modułów konstrukcyjnych, przy okazji 
produkujących tryt z bombardowanego neutronami 
litu. Moduły te oddają ciepło chłodziwu, które z 
kolei może napędzać turbiny (w ITER nie jest to 
przewidywane, gdyż jest to projekt czysto 
naukowy).

background image

84

background image

85

Substraty do reakcji 

termojądrowej 

• Deuterium is abundant 

as it can be extracted 
from all forms of 
water. If all the world's 
electricity were to be 
provided by fusion 
power stations, 
present deuterium 
supplies from water 
would last for millions 
of years. 

• Tritium does not occur 

naturally and will be 
bred from Lithium 
within the machine. 
Therefore, once the 
reaction is 
established, even 
though it occurs 
between Deuterium 
and Tritium, the 
external fuels required 
are Deuterium and 
Lithium. 

background image

86

Substraty do reakcji 

termojądrowej

• Lithium is the lightest 

metallic element and is 
plentiful in the earth's 
crust. If all the world's 
electricity were to be 
provided by fusion, 
known Lithium 
reserves would last for 
at least one thousand 
years. 

• The energy gained from a 

fusion reaction is 
enormous. To illustrate, 10 
grams of Deuterium (which 
can be extracted from 500 
litres of water) and 15g of 
Tritium (produced from 30g 
of Lithium) reacting in a 
fusion powerplant would 
produce enough energy for 
the lifetime electricity 
needs of an average 
person in an industrialised 
country. 

background image

87

• Reaktory fuzyjne są 

projektowane tak aby 
produkowały mniej niż jedną 
setną odpadów produkowanych 
przez tradycyjne elektrownie 
atomowe i aby nie wytwarzały 
długożyjących radioaktywnych 
izotopów.

• Nie ma w nich żadnej 

możliwości zajścia 
niekontrolowanej reakcji, gdyż 
ilość paliwa jaka znajduje się w 
komorze reaktora (około 0,1 
grama deuteru i trytu) 
wystarcza na podtrzymanie 
reakcji przez najwyżej minutę.

• Zastosowanie fuzji na masową 

skalę pozwoliłoby uzyskiwać 
energię całkowicie bez 
zanieczyszczania środowiska.

• Projekt ITER spotkał się z 

falą krytyki ze strony wielu 
organizacji. Greenpeace 
wyraził opinię, że energia 
fuzyjna jest równie 
niebezpieczna jak atomowa, 
ponieważ produkuje 
radioaktywne odpady i 
stwarza ryzyko równie 
groźnej katastrofy. Inne 
grupy zarzucają projektowi 
ITER, że jest o wiele za 
drogi, szczególnie na 
inwestycję która nie będzie 
generować energii, i z której 
zysków można spodziewać 
się najwcześniej za 30-50 lat.