Problémy řízené termonukleární fúze

Abstract

Tato práce se věnuje problematice řízené termonukleární fúze, která je velmi perspektivním zdrojem elektrické energie. V teoretické části jsou nejprve vyloženy základní fyzikální principy termonukleární fúze. Následně jsou vysvětleny 3 hlavní přístupy k řízené termojaderné fúzi, jmenovitě magnetické, inerciální a magneto-inerciální udržení plazmatu, a funkce zařízení pracujících na těchto principech. Dále tato práce podává rešerši historie a současného stavu fúzního výzkumu. Poté jsou identifikovány stěžejní problémy jednotlivých fúzních aparatur, které v současnosti brání využití fúze v energetice. V závěru teoretické části je naznačen vývoj fúzního výzkumu do budoucna včetně koncepcí fúzních elektráren. Praktická část této práce se zabývá ekonomickým zhodnocením plánované fúzní elektrárny. Pro analýzu byl zvolen referenční model demonstrační fúzní elektrárny DEMO2. V souladu se studií OECD jsou vypočítány průměrné výrobní náklady elektřiny, tzv. LCOE, tohoto modelu a je provedena jejich citlivostní analýza. Dále je fúzní elektrárna porovnána s jinými zdroji elektrické energie z hlediska velikosti LCOE a externích nákladů spojených s výrobou elektrické energie ve fúzní elektrárně. Na závěr je provedena diskuze konkurenceschopnosti fúzní elektrárny na trhu.

This bachelor thesis deals with the topic of controlled thermonuclear fusion and examines its role as a future power source. The theoretical part of this thesis begins with the basics of fusion physics. Subsequently, 3 main fusion concepts are introduced, namely magnetic confinement fusion, inertial confinement fusion and magneto-inertial fusion. In addition, the working principles of fusion devices based on these concepts are explained. This thesis also provides an overview of the history of fusion research as well as its current state. Following this, the crucial problems of fusion devices, that prevent fusion from being applied in the power industry, are identified. Finishing the theoretical part, prospects of future fusion research are outlined, including a brief description of fusion power plants concepts. The practical part of this bachelor thesis aims to perform an economic analysis of a planned fusion power plant. The analysis was carried out using a demonstration power plant model DEMO2. In compliance with an OECD methodology, the levelized cost of electricity (LCOE) of this model are evaluated. In addition, the dependence of LCOE on various variables is analysed. Finally, the value of external costs and the evaluated levelized cost of electricity are used to compare the fusion power plant with other power plants and to discuss its viability.