La ядрена енергия има голямо значение в световната енергийна система. Той е в състояние да генерира голямо количество енергия с цената да остави малко ядрени отпадъци да се лекува. Ядрен синтез Това е едно от най-големите предизвикателства, които човечеството все още не е развило. Това е огромна възможност, която би могла да сложи край на проблемите с дефицита на енергия и доставки. По света има многобройни учени, които водят големи изследвания върху него.
В тази статия ще ви разкажем какво е ядрен синтез и какви са предимствата и възможностите, които би донесъл на човечеството, ако успее да стане търговски. Искате ли да научите повече за това? Просто трябва да продължите да четете.
Което е ядрен синтез
В предишна статия видяхме това ядрено делене Ставаше дума за разбиването на тежки атоми като плутоний и уран за получаване на енергия. В този случай ядреният синтез сигнализира напълно противоположен процес. Това е реакция способни да съединят две по-леки ядра, за да образуват по-тежко.
Съединяването на два по-леки атома, за да стане по-тежък, освобождава енергия, тъй като тежкото ядро е по-малко от сумата от теглото на двете ядра поотделно. Възползвайки се от това, в процеса може да се отдели енергия за всичко. Като се има предвид, че енергията на този процес е много концентрирана, само в един грам материя присъстват милиони атоми, така че с малко гориво той може да генерира огромни количества енергия, ако го сравним с настоящите горива.
В зависимост от ядрата, които участват в този процес на ядрен синтез, ще се генерира повече или по-малко количество енергия. Най-лесната реакция за постигане е съединението между деутерий и тритий за получаване на хелий. В тази реакция ще се освободи 17,6 MeV. Това е практически неизчерпаем източник на енергия, тъй като можем да намерим деутерий в морската вода и тритийът може да бъде получен благодарение на неутрона, който се отделя в реакцията.
Как се прави ядрен синтез?
Въпреки че това глобално производство на енергия би решило проблемите с енергията и замърсяването, това не е лесно. Със сигурност знаете, че работи и знаете как да го направите. Обаче условията, необходими, за да може да се контролира с абсолютна точност всички изисквания, които процесът има, все още не са напълно известни. Трябва да мислите, че този ядрен синтез е процес, който се извършва в нашата най-голяма звезда, Слънцето. Следователно, трябва да получите много високи температури, за да го извършите.
Частици под формата на облаци могат да се използват в реакторите за ядрен синтез, които са подложени на двеста милиона градуса топлина. Представете си само секунда при тези температури; това би означавало тотално разпадане на почти всеки обект. Тези температури са необходими, ако искаме процесът да се осъществи. Самото справяне с тези високи температури вече е предизвикателство за учените, тъй като няма материал, който да ги издържи, без да се самоунищожи.
За да се облекчи тази ситуация на луди температури, се използва плазма. Ефектът му на магнитно задържане е десет пъти по-горещ от ядрото на Слънцето. Чудовищната температура, на която тези атоми трябва да бъдат подложени, е, защото това е единственият начин те да го дадат. кинетична енергия необходими за преодоляване на естественото им отблъскване и сливане.
Двете ядра Те имат еднакъв електрически и положителен заряд, следователно те се отблъскват. При толкова високи температури ще можем да генерираме толкова силна кинетична енергия, че да може да прехвърли способността да се свързва. Работата с тези температури и контролирането на всички фактори и условия, които се намесват в нея, е нещо напълно сложно.
Научни стратегии за ограничаване
Поради горните причини научните групи, изследващи ядрения синтез, са разработили два различни етапа и стратегии: магнитно задържане и инерционно задържане.
Магнитното задържане е това, което се фокусира върху това плазмата вътре в магнитно поле да предотврати докосването на ядрата на атомите с XNUMX милиона градуса по Целзий от стените на реактора. По този начин, напрЩе защитим това, което се използва за сливането.
Важен аспект, който трябва да се вземе предвид, е, че въпреки че всички частици са подложени на тези температури, не всички могат да преминат през процеса на свързване. Това е параметър, посочен от учените като ограничаващ рентабилността на ядрения синтез от енергийна гледна точка. По такъв начин, че за да бъдат икономически жизнеспособни, броят на сливанията трябва да бъде толкова голям, че генерираната енергия да е по-висока от тази, вложена в нейното производство.
Слънцето, въпреки че има температура 10 пъти по-ниска от тази, необходима за получаване на ядрен синтез, като се има предвид огромната му маса, му позволява да увеличи налягането, на което са подложени ядрата и се получава синтез чрез гравитация. Този натиск не може да бъде пресъздаден на нашата планета, така че тези температури трябва да бъдат достигнати.
От друга страна, инерционното затваряне не използва магнитно поле, за да предотврати докосването на плазмата до стените на реактора, а по-скоро предлага използването на гориво, за да накара малка част от деутерий и тритий да имплодират. По този начин целият материал се кондензира по насилствен начин и води до обединяване на ядрата на деутерий и тритий.
Кога ще бъде търговски жизнеспособен?
За да бъде този процес на получаване на енергия напълно търговски жизнеспособен, все още има минимум три десетилетия изследвания и тестове. Поддържане на текущите темпове на изследвания и инвестиции по темата, възможно е техниката, с която най-накрая се прави търговска, да е с магнитно задържане.
Ако искаме да имаме производство на енергия от ядрен синтез до средата на този век, имаме нужда от учени, които да разполагат с необходимите материали и ресурси за извършване на всички съответни изследвания. Ако случаят не е такъв, ще имаме само лаборатории, пълни с учени, които се забавляват и без напредък.