TERMONUKLEÁRNÍ REAKCE

Průřez Sluncem: a) aktivní oblast kolem slunečního středu, ve které probíhají termonukleární reakce; b) vrstva horké sluneční hmoty, která tvoří izolaci aktivní oblasti; c) sluneční atmosféra.

Rychlost je možno částicím udělit také jinak než urychlovačem. Zahříváme-li směs plynného deuteria a tritia, atomy se stoupající teplotou stále více ionizují a elektrony spolu s volnými jádry zvyšují svou rychlost. Rychlost částic je přímo úměrná teplotě. Tedy čím vyšší je teplota směsi, tím rychleji se částice pohybují. Pro překonání odpudivých elektrických sil jader je třeba teploty mnoha milionů stupňů Celsia. Aby reakce syntézy deuterium-deuterium (D-D) na helium a neutron dosáhla stabilit a sama trvale "hořela, je třeba dosáhnout teploty 350 milionů ° C. Podstatně nižší "zápalnou" teplotu má reakce tritia s deuteriem. "Zápalná" teplota této směsi je "jen" zhruba 40 milionů ° C. Nevýhodou této reakce je, že tritium se v přírodě téměř nevyskytuje a je ho nutno vyrábět z izotopu lithia bombardováním neutrony. Tento mezistupeň výroby "paliva" bohužel proces značně komplikuje a prodražuje.

Zdánlivě nejjednodušší by bylo použít jako palivo prostý vodík, kterého je všude dost. Jeho "zápalná" teplota pro rozběhnutí termonukleární syntézy je však natolik vysoká, že syntéza jeho jader může probíhat jen ve Slunci. Přirozený sluneční reaktor zajišťuje ve svém středu takové vysoké tlaky a teploty, jaké jsou zatím mimo technické možnosti člověka.
Pro praktickou výrobu elektrické energie se dnes jako nejperspektivnější jeví ohřívání termonukleárního paliva opakujícími se elektrickými impulzy. Dodávaná energie ohřívá zředěný plyn v reakčním prstenci a ten, zcela ionizovaný, vytváří žhavou plynnou plazmu. Snahou je, aby celý proces byl řiditelný a v každém okamžiku ovladatelný.
Plazma je směs zcela ionizovaných částic rozložených mateřských prvků, pohybujících se vysokými rychlostmi za extrémně vysokých teplot.

Plynné deuterium uzavřené v myšlené "ideální"nádobě při různých teplotách; a) při pokojové teplotě je deuteruim molekulárním plynem, b) při teplotě několika tisíc stupňů se deuteriový plyn skládá z atomů, c) při teplotě blízké milionu stupňů jsou již všechny atomy deuteria ionizovány, vzniká plazma složená z rychle se pohybyjících volných elektronů
a deuteronů.

Základní podmínkou pro uskutečnění prakticky využitelné termonukleární reakce je udržet "provazec" žhavé plazmy v homogenním, spojitém stavu alespoň po tak dlouhou dobu, aby jaderná syntéza měla čas proběhnout. Pro výzkumníky je to však trvalá a jen velmi obtížně zvládaná překážka. Zatím dosahovaná doba, po kterou; se horká plazma v rychlém výboji udrží ve spojité formě, je velmi krátká. Vlivem vnitřních nestabilit se úzký kanál výboje rozpadá dříve, než je syntézu jader možno energeticky využít.
Pro zvýšení stability zúženého plazmatu, a tím prodloužení doby impulzního výboje se používá magnetického pole z vnějšího zdroje. Supravodivé materiály jsou zde zcela běžným předpokladem, protože požadavky na magnetické výkony cívek jsou značné. Typickým představitelem tohoto způsobu byla jedna z prvních aparatur anglická ZETA. Impulzní výboj v ZETĚ se uskutečňoval v komoře tvaru velkého prstence, naplněné zředěným deuteriem. Výboj měl trvání několika tisícin sekundy.

Schéma elektrického zapojení ZETY.
Baterie kondenzátorů (1) se nabije stejnosměrným elektrickým proudem z usměrňovače na napětí
až 25 000 voltů.
V okamžiku, kdy chceme vyvolat výboj v toroidu
(v prstencové trubici), sepne se speciální spínač (2) a kondenzátory se začnou vybíjet do primárního vinutí transformátoru (3), jehož jádro je tvořeno dvěma železnými prsteny. Proudový impuls v primárním vinutí vyvolá v sekundárním vinutí, tvořeném uzavřenou trubicí se zředěným deuteriem, elektrický výboj. Při plném využití kondenzátorů dosáhne proud v ZETĚ až 200 000 ampérů.

Získanou horkou plazmu je třeba izolovat a uzavřít v omezeném prostoru. “Nádoba” jíž stěny by byly pro plazmu nepropustné a snesly i její vysokou teplotu a tlak, nemůže být zkonstruována ze žádného materiálu složeného z atomů. Obal "nádoby" se proto vytváří silným magnetickým polem.
Problémy jsou i v nalezení vhodného tvaru " nádoby". Jeden z prvních a nejdůležitějších tvarů magnetických nádob byl prstenec. Magnetické poleje v něm udržováno ve směru jeho osy. Částice se zde pohybují po šroubovicích. Pro udržení částic v blízkosti osy i po větším počtu oběhů se přidává dodatečné kroutivé magnetické pole. Na tomto principu byla založena například americká aparatura nazvaná STELLARATOR.
Jiný tvar má magnetická nádoba v aparatuře, kde magnetické pole vytváří krátký válec, který je na obou koncích uzavřen zesíleným magnetickým tokem. Toto pole odráží a vrací zpět částice, které by jinak unikaly ve směru osy válce. Zesilováním magnetického pole je možno nádobu zmenšovat a zvyšovat tak teplotu. Známá aparatura tohoto typu je ruská OGRA.