Bezneutronová fúze je takový způsob slučování jader atomů, při němž jen velmi malou část energie odnášejí neutrony uvolněné při reakci. Většina využitelné energie tedy připadá na nabité částice. Naproti tomu například při reakci H+H (deuterium a tritium) na neutron a jádro He připadá asi 80 % kinetické energie produktů na neutron, což působí technické komplikace (ionizující záření, údržba reaktorů, účinná přeměna kinetické energie na elektrickou). K reakcím, u nichž se neutrony neuvolňují a kinetickou energii nesou elektricky nabité částice, ale dochází pouze za extrémních podmínek. Příkladem bezneutronové fúze je reakce protonu s bórem za vzniku tří alfa částic.
náhled|Fúzní reakce lithia-6 a deuteria, příklad bezneutronové fúzní reakce.
Bezneutronová fúze (též aneutronická fúze, anglicky aneutronic fusion) je forma jaderné fúze, při níž je pouze malá část uvolněné energie přenášena neutrony. Většina energie vzniká ve formě nabitých částic, zejména protonů a částic alfa. Oproti běžně zvažované fúzi deuteria a tritia by bezneutronová fúze výrazně omezila problémy spojené s neutronovým zářením, aktivací konstrukčních materiálů a požadavky na stínění.
Protože energii nabitých částic lze teoreticky přeměňovat na elektrickou energii účinněji než energii neutronů, je bezneutronová fúze považována za perspektivní směr vývoje fúzní energetiky. Nevýhodou jsou výrazně náročnější podmínky potřebné k dosažení reakce než u fúze deuteria a tritia.
Historie
Výzkum bezneutronové fúze probíhá od poloviny 20. století. K průkopníkům patřil Richard F. Post z Lawrence Livermore National Laboratory, který navrhoval přímou přeměnu energie nabitých částic na elektrickou energii.
V roce 1995 představil Robert W. Bussard koncept Polywell, založený na elektrostatickém udržení plazmatu. Další výzkum probíhal ve společnosti EMC2 Fusion Development Corporation.
náhled|Z machine
V roce 2006 dosáhlo zařízení Z machine v Sandia National Laboratories teploty přesahující dvě miliardy kelvinů, což zvýšilo zájem o pokročilé fúzní reakce.
V roce 2011 zveřejnil Eric Lerner výsledky výzkumu využívajícího metodu hustého plazmového fokusu (DPF) pro vodík-borovou fúzi.
Australská společnost HB11 Energy byla založena v roce 2019 za účelem vývoje laserem iniciované vodík-borové fúze. V roce 2022 oznámila experimentální výsledky potvrzující vznik fúzních reakcí tohoto typu.
Definice
Fúzní reakce lze klasifikovat podle jejich neutronicity, tedy podle podílu energie odnášené neutrony. Za bezneutronové jsou obvykle označovány reakce, při nichž neutrony přenášejí pouze zanedbatelnou část celkové uvolněné energie. Legislativa státu New Jersey například používá hranici jednoho procenta celkové uvolněné energie.
Coulombova bariéra
Coulombova bariéra představuje minimální energii potřebnou k překonání elektrostatického odpuzování mezi reagujícími atomovými jádry. Výška bariéry závisí na elektrickém náboji reagujících částic. Reakce využívané pro bezneutronovou fúzi zpravidla vyžadují vyšší energie než reakce deuterium–tritium, což je jedním z hlavních důvodů jejich technické náročnosti.
Nejvýznamnější reakce
Mezi nejstudovanější bezneutronové reakce patří:
proton + bor-11 → 3 částice alfa + 8,7 MeV deuterium + helium-3 → částice alfa + proton + 18,3 MeV lithium-6 + deuterium → 2 částice alfa + 22,4 MeV
Žádná z těchto reakcí není zcela bez produkce neutronů, avšak jejich podíl na celkové uvolněné energii je výrazně nižší než u běžné fúze deuteria a tritia.
Související články
Jaderná fúze ITER Polywell Z machine Fúze deuterium–tritium
Reference
Kategorie:Fyzika částic Kategorie:Jaderná fúze