صعوبات الاندماج النووي

La الطاقة النووية لها أهمية كبيرة في نظام الطاقة العالمي. إنه قادر على توليد كمية كبيرة من الطاقة على حساب ترك البعض النفايات النووية لتتم معالجتها. الاندماج النووي إنه أحد أعظم التحديات التي لم تطور البشرية بعد. هذه فرصة هائلة يمكن أن تنهي مشاكل النقص في الطاقة والإمداد. يوجد حول العالم العديد من العلماء الذين يقودون أبحاثًا عظيمة حول هذا الموضوع.

في هذه المقالة سوف نخبرك ما هو الاندماج النووي وما هي المزايا والفرص التي يمكن أن يجلبها للبشرية إذا نجح في أن يصبح تجاريًا. هل تريد معرفة المزيد عنها؟ عليك فقط مواصلة القراءة.

وهو الاندماج النووي

في مقال سابق رأينا ذلك الانشطار النووي كان الأمر يتعلق بتكسير الذرات الثقيلة مثل البلوتونيوم واليورانيوم للحصول على الطاقة. في هذه الحالة ، يشير الاندماج النووي إلى عملية معاكسة تمامًا. إنه رد فعل قادرة على الانضمام إلى نواتين أخف لتكوين نواة أثقل.

يؤدي ضم ذرتين أخف وزنًا لإنتاج ذرة أثقل إلى إطلاق طاقة ، لأن النواة الثقيلة أقل من مجموع وزن النواتين بشكل منفصل. الاستفادة من هذا ، يمكن إطلاق الطاقة في هذه العملية لأي شيء. مع الأخذ في الاعتبار أن طاقة هذه العملية مركزة للغاية ، ففي جرام واحد فقط من المادة توجد ملايين الذرات ، لذلك مع القليل من الوقود يمكن أن تولد كميات هائلة من الطاقة إذا قارناها بالوقود الحالي.

اعتمادًا على النوى التي تشارك في عملية الاندماج النووي هذه ، سيتم توليد قدر أكبر أو أقل من الطاقة. أسهل تفاعل يمكن تحقيقه هو الاتحاد بين الديوتيريوم والتريتيوم للحصول على الهيليوم. في هذا التفاعل ، سيتم إطلاق 17,6 MeV. إنه مصدر طاقة لا ينضب عمليًا حيث يمكننا العثور على الديوتيريوم في مياه البحر ويمكن الحصول على التريتيوم بفضل النيوترون الذي ينطلق في التفاعل.

كيف يتم الاندماج النووي؟

على الرغم من أن هذا الإنتاج العالمي للطاقة من شأنه أن يحل مشاكل الطاقة والتلوث ، إلا أن القيام بذلك ليس بالأمر السهل. أنت تعرف بالتأكيد أنها تعمل وتعرف كيفية القيام بذلك. ومع ذلك ، فإن الشروط اللازمة للتمكن من التحكم بدقة مطلقة في جميع المتطلبات التي لم يتم التعرف عليها بعد في العملية. عليك أن تعتقد أن هذا الاندماج النووي هو عملية تحدث في أكبر نجم لدينا ، الشمس. لذلك ، يجب أن تحصل على درجات حرارة عالية جدًا للقيام بذلك.

يمكن استخدام الجسيمات على شكل غيوم داخل مفاعلات الاندماج النووي التي تتعرض لمائتي مليون درجة حرارة. تخيل ثانية واحدة فقط في تلك درجات الحرارة ؛ هذا يعني التفكك التام لأي جسم تقريبًا. درجات الحرارة هذه ضرورية إذا أردنا أن تتم العملية. إن مجرد التعامل مع درجات الحرارة المرتفعة هذه يمثل تحديًا بالفعل للعلماء ، حيث لا توجد مادة يمكنها تحملها دون تدمير نفسها.

للتخفيف من هذه الحالة من درجات الحرارة المجنونة ، يتم استخدام البلازما. تأثيره المغنطيسي أكثر سخونة بعشر مرات من نواة الشمس. درجة الحرارة الوحشية التي يجب أن تتعرض لها هذه الذرات هي الطريقة الوحيدة لإعطائها. الطاقة الحركية ضروري لهم للتغلب على التنافر الطبيعي والاندماج.

النواتان لديهم نفس الشحنة الكهربائية والإيجابية ، لذلك يتنافرون. مع درجات الحرارة المرتفعة هذه ، سنكون قادرين على توليد مثل هذه الطاقة الحركية القوية التي يمكنها نقل القدرة على الترابط. إن العمل مع درجات الحرارة هذه والتحكم في جميع العوامل والظروف التي تتدخل فيها أمر معقد تمامًا.

استراتيجيات الاحتواء العلمية

للأسباب المذكورة أعلاه ، صممت المجموعات العلمية التي تبحث في الاندماج النووي مرحلتين واستراتيجيتين مختلفتين: الحبس المغناطيسي والحبس بالقصور الذاتي.

الحبس المغناطيسي هو الذي يركز على جعل البلازما داخل مجال مغناطيسي يمنع نوى الذرات التي تبلغ XNUMX مليون درجة مئوية من لمس جدران المفاعل. بهذه الطريقة ، eسنحمي ما يتم استخدامه للاندماج.

أحد الجوانب المهمة التي يجب مراعاتها هو أنه على الرغم من تعرض جميع الجسيمات لدرجات الحرارة هذه ، فلا يمكن لجميع الجسيمات الخضوع لعملية الترابط. هذا هو المعيار الذي أشار إليه العلماء على أنه يحد من ربحية الاندماج النووي من وجهة نظر الطاقة. وبهذه الطريقة ، لكي تكون قابلة للحياة اقتصاديًا ، يجب أن يكون عدد عمليات الاندماج مرتفعًا جدًا بحيث تكون الطاقة المولدة أعلى من تلك المستثمرة في إنتاجها.

الشمس ، على الرغم من أن درجة حرارتها أقل بعشر مرات من تلك اللازمة لإنتاج الاندماج النووي ، نظرًا لكتلتها الهائلة ، إلا أنها تسمح لها بزيادة الضغط الذي تتعرض له النوى ويحدث الاندماج. بحبس الجاذبية. لا يمكن إعادة إنشاء هذا الضغط على كوكبنا ، لذلك يجب الوصول إلى درجات الحرارة هذه.

من ناحية أخرى ، لا يستخدم الحبس بالقصور الذاتي مجالًا مغناطيسيًا لمنع البلازما من ملامسة جدران المفاعل ، ولكنه يقترح استخدام وقود للحصول على جزء صغير من الديوتيريوم والتريتيوم للانفجار. وهكذا ، تتكثف كل المواد بطريقة عنيفة وتؤدي إلى اتحاد نوى الديوتيريوم والتريتيوم.

متى سيكون مجديا تجاريا؟

لكي تكون عملية الحصول على الطاقة هذه قابلة للتطبيق تجاريًا بالكامل ، لا يزال هناك ثلاثة عقود على الأقل من البحث والاختبار. الحفاظ على المعدل الحالي للبحث والاستثمار في هذا الموضوع ، من الممكن أن تكون التقنية التي يتم بها جعلها تجارية أخيرًا هي بالحبس المغناطيسي.

إذا أردنا إنتاج الطاقة من الاندماج النووي بحلول منتصف هذا القرن ، فنحن بحاجة إلى العلماء للحصول على المواد والموارد اللازمة لإجراء جميع البحوث ذات الصلة. إذا لم يكن الأمر كذلك ، فلن يكون لدينا سوى مختبرات مليئة بالعلماء الذين يتمتعون بالترفيه وبدون تقدم.