Seriál 35. ročníku

1. Spočítejte energetický výtěžek následujících reakcí a kinetické energie produktů reakce

\[\begin{align*} {}^{2}\mathrm {D} + {}^{3}\mathrm {T} & \rightarrow {}^{4}\mathrm {He} + \mathrm {n} ,\\ {}^{2}\mathrm {D} + {}^{2}\mathrm {D} & \rightarrow {}^{3}\mathrm {T} + \mathrm {p}  ,\\ {}^{2}\mathrm {D} + {}^{2}\mathrm {D} & \rightarrow {}^{3}\mathrm {He} + \mathrm {n} ,\\ {}^{3}\mathrm {T} + {}^{3}\mathrm {T} & \rightarrow {}^{4}\mathrm {He} + 2\mathrm {n} ,\\ {}^{3}\mathrm {He} + {}^{3}\mathrm {He} & \rightarrow {}^{4}\mathrm {He} + 2\mathrm {p} ,\\ {}^{3}\mathrm {T} + {}^{3}\mathrm {He} & \rightarrow {}^{4}\mathrm {He} + \mathrm {n} + \mathrm {p} ,\\ {}^{3}\mathrm {T} + {}^{3}\mathrm {He} & \rightarrow {}^{4}\mathrm {He} + {}^{2}\mathrm {D} ,\\ \mathrm {p} + {}^{11}\mathrm {B} & \rightarrow 3\;{}^{4}\mathrm {He} ,\\ {}^{2}\mathrm {D} + {}^{3}\mathrm {He} & \rightarrow {}^{4}\mathrm {He} + \mathrm {p} . \end {align*}\]

1. Pomocí grafu rychlosti výtěžku v textu seriálu pro vámi zvolenou teplotu odvoďte Lawsonovo kritérium pro dobu udržení inerciální fúze deuteria s deuteriem, protonu s borem a deuteria s heliem 3 a pro jednotlivé případy určete součin velikosti palivové peletky a hustotu stlačeného paliva. Mají tyto reakce nějakou výhodu oproti tradiční DT fúzi?
2. Určete, jak by vypadalo Lawsonovo kritérium pro nemaxwellovské rozdělení teplot, kdyby kinetická energie částic byla:

1. $E\_k = k_{\small \mathrm {B}}T^{\alpha }$,
2. $E\_k = a T^3 + b T^2 + c T$.

Byla by takováto fúze vůbec realizovatelná? Pokud ano, jaké by mělo být palivo (fúzní reakce), jak velká by měla být palivová peletka a na jakou hustotu by se měla stlačit?

Jakou energii musí mít laserový impuls trvající $10 \mathrm{ns}$, aby jím vytvořená rázová vlna byla schopná ohřát plazma na teplotu, při níž může dojít k termojaderné fúzní reakci? Jakou hustotu bude mít stlačené palivo?

Poznámka: Přepokládejte, že počáteční plazma je jednoatomový ideální plyn.