Feladat: 4999. fizika feladat Korcsoport: 16-17 Nehézségi fok: átlagos
Kitűző(k):  Zoletnik Sándor 
Füzet: 2018/január, 60. oldal  PDF file
Témakör(ök): Feladat, Magfúzió

A szöveg csak Firefox böngészőben jelenik meg helyesen. Használja a fenti PDF file-ra mutató link-et a letöltésre.

A JET1 berendezésében deutérium- (2H) és tríciumatommagok (3H) fúziója során egy α-részecske (4He atommagja) és egy neutron keletkezik, miközben reakciónként 17,62 MeV energia szabadul fel.
a) A JET eddigi legnagyobb teljesítményt produkáló kísérletében 16 MW fúziós teljesítményt szabadított fel. Hány gramm tríciumot és deutériumot használt fel ekkor a berendezés egy másodperc alatt?
b) Egy fúziós erőműtől azt várjuk, hogy 1 GW elektromos teljesítményt adjon le. Tételezzük fel, hogy a fúziós folyamatban felszabaduló teljesítményt a reaktor 35%-os hatásfokkal tudja elektromos teljesítménnyé alakítani. Hány kilogramm deutériumot és tríciumot használna el évente egy ilyen reaktor?
c) Tegyük fel, hogy a fúziós kutatások eredményre vezetnek, és 2050-ben a világ akkori teljes, 10 milliárdos népessége fúziós erőművekből fedezi villamosenergia-szükségletét (7000 kWh/fő/év) a fent leírt reaktorokkal. Hány kilogramm hélium keletkezik egy év alatt, és ez hány térfogatszázalékkal növeli meg a földi légkör héliumtartalmát? (A földi légkört tekintsük egy 5 km vastag, normál állapotú gázrétegnek.)


1Joint European Torus, a világ legnagyobb ,,tokamak'' rendszerű berendezése (www.euro-fusion.org/jet), amelyben a szabályozott magfúziós energiatermeléshez szükséges magas hőmérsékletű plazma összetartását, fűtését és tulajdonságait tanulmányozzák.