Metody praktického využití termonukleární energie

Nejjednodušším způsobem využití termojaderné energie jsou samozřejmě termonukleární zbraně. Rozbušku tvoří jakákoliv výbušnina (případně menší atomová nálož). Touto primární explozí vznikne energie dostatečná pro vyvolání řetězové reakce D+T nebo v LiD. Sekundární explozí vznikne vysokoteplotní plazma, které se rozpíná. Zároveň je do prostoru vyzářeno množství neutronů o velké rychlosti a energii a několik druhů elektromagnetického záření.

Fúzní reaktory. Když je vyřešen problém s udržením plazmatu, je zbytek konstrukce reaktoru celkem jednoduchý. Pro nás zatím nejpoužitelnější by byla reakce D+T.

Do vakuové nádoby, kde probíhá reakce, je vstřikováno deuterium a tritium. Vzniká helium a značně urychlené neutrony o energii přibližně 14,1 MeV. Neutron vnikne do obalu reaktoru, kterým proudí voda, pružnými srážkami předá prakticky všechnu svou energii molekulám vody, čímž dojde k jejímu ohřevu. Cirkulující voda předává běžným způsobem energii dále až k turbíně s generátorem elektrického proudu.

Menší problém je, jak regenerovat spotřebované tritium, které je značně drahým materiálem. Při termonukleárních reakcích je regenerace možná. Emitované neutrony budou nejprve pohlcovány vrstvou berylia, olova, vizmutu nebo jiného materiálu s vysokým účinným průřezem pro reakci (n, 2n) a zvětší se tok neutronů. Ty budou absorbovány lithiem 3Li6 v plášti reaktoru a proběhne známá reakce produkující tritium:

3Li6 + 0n1 1T3 + 2He4

Elektrárny fungující na principu termonukleární fúze jsou nejvýkonnější a nejekologičtější ze všech dosud známých typů elektráren. Tepelné elektrárny produkují obrovské množství škodlivých plynů a popílku ekologické druhy elektráren nejsou moc účinné. Ne každá země má dostatečné množství využitelných vodních toků nebo větrných plání. Sluneční elektrárny potřebují velkou plochu pro relativně malý výkon a je třeba vyřešit dodávání energie v noci a za nepříznivého podnebí.

Palivo a odpad z elektrárny o výkonu 1000 MW za jeden rok

Základní paliva fúzního reaktoru (deuterium a lithium), stejně jako "popel" (helium), nejsou radioaktivní. Avšak i fúzní reaktor bude obsahovat radioaktivní materiály, a to tritium, které je bezprostředním palivem (vznikne z lithia) a aktivované konstrukční materiály.

Obsah tritia v plazmatu (asi 1 g) může energeticky udržovat reakci 2-3 minuty. Reakce se samovolně zastaví během 10-20 vteřin, přerušíme-li přívod paliva. Jakkoli malý přítok příměsí uhasí reakci okamžitě.

Pro srovnání: aktivní zóna štěpného reaktoru obsahuje asi sto tun paliva, které stačí na produkci energie po dobu 3 let.
Systém zpracování paliva na stanovišti fúzního reaktoru bude sloužit:
→ pro dočasné uložení, čištění a znovu použití nespáleného paliva
→ pro získání tritia z plodící obálky jako náhrady shořelého tritia

Celkový obsah tritia na stanovišti reaktoru bude řádově 1 kg , avšak předpokládá se, že při eventuální nehodě může uniknout jen menší část (pouze několika stovek gramů). Tritium je "relativně neškodný" radioaktivní prvek([20]), protože
a) při rozpadu emituje pouze měkké záření γ, takže je pouze nebezpečný při vdechnutí nebo požití.
b) jako vodík se může podílet na stavbě živých organismů, ale jeho biologický poločas je dostatečně krátký
c) Má poločas rozpadu pouze 12.3 roku, což znamená, že nevytváří dlouhodobý problém zamoření. Na druhé straně je to dostatečně dlouhý čas vzhledem k době života organismů.