La Atomenergi har stor betydning i verdens energisystem. Det er i stand til at generere en stor mængde energi på bekostning af at efterlade noget atomaffald skal behandles. Kernefusion Det er en af de største udfordringer, som menneskeheden endnu ikke har udviklet. Dette er en enorm mulighed, der kan afslutte problemerne med underskud på energi og forsyning. Rundt om i verden er der adskillige forskere, der leder stor forskning på det.
I denne artikel vil vi fortælle dig, hvad nuklear fusion er, og hvad er de fordele og muligheder, som det ville medføre for menneskeheden, hvis det lykkedes at blive kommercielt. Vil du vide mere om det? Du skal bare fortsætte med at læse.
Hvilket er nuklear fusion
I en tidligere artikel så vi det nuklear fission Det handlede om at bryde tunge atomer som plutonium og uran for at opnå energi. I dette tilfælde signalerer nuklear fusion en helt modsat proces. Det er en reaktion i stand til at forbinde to lettere kerner for at danne en tungere.
Ved at slutte sig til to lettere atomer for at fremstille en tungere frigøres energi, da den tunge kerne er mindre end summen af vægten af de to kerner hver for sig. Ved at udnytte dette kan energi frigives i processen til hvad som helst. Under hensyntagen til, at energien i denne proces er meget koncentreret, er der kun et gram stof millioner af atomer til stede, så med lidt brændstof kan det generere enorme mængder energi, hvis vi sammenligner det med nuværende brændstoffer.
Afhængigt af kernerne, der deltager i denne kernefusionsproces, genereres der mere eller mindre mængde energi. Den nemmeste reaktion at opnå er foreningen mellem deuterium og tritium for at få helium. I denne reaktion frigives 17,6 MeV. Det er en næsten uudtømmelig energikilde, da vi kan finde deuterium i havvand, og tritium kan opnås takket være den neutron, der afgives i reaktionen.
Hvordan foregår nuklear fusion?
Selvom denne globale energiproduktion ville løse problemer med energi og forurening, er det ikke let at gøre det. Du ved helt sikkert, at det fungerer, og du ved, hvordan du gør det. Imidlertid er de betingelser, der er nødvendige for at være i stand til at kontrollere med absolut præcision, alle processens krav endnu ikke fuldt ud kendte. Du er nødt til at tro, at denne kernefusion er en proces, der finder sted i vores største stjerne, Solen. Derfor du skal have meget høje temperaturer for at udføre det.
Partikler i form af skyer kan bruges i kernefusionsreaktorer, som udsættes for to hundrede millioner grader varme. Forestil dig bare et sekund ved disse temperaturer; det ville betyde den totale opløsning af næsten ethvert objekt. Disse temperaturer er nødvendige, hvis vi ønsker, at processen skal finde sted. Bare det at håndtere disse høje temperaturer er allerede en udfordring for forskere, da der ikke er noget materiale, der kan modstå dem uden at ødelægge sig selv.
For at lindre denne situation med skøre temperaturer anvendes plasma. Dens magnetiske indeslutningseffekt er ti gange varmere end solens kerne. Den uhyrlige temperatur, som disse atomer skal udsættes for, er fordi det er den eneste måde for dem at give den. kinetisk energi nødvendigt for dem at overvinde deres naturlige frastødning og fusionere.
De to kerner De har den samme elektriske og positive ladning, derfor afviser de hinanden. Med så høje temperaturer kan vi generere så stærk kinetisk energi, at den kan overføre evnen til at binde. At arbejde med disse temperaturer og kontrollere alle de faktorer og forhold, der griber ind i det, er noget kompliceret.
Videnskabelige indeslutningsstrategier
Af ovenstående grunde har videnskabelige grupper, der undersøger nuklear fusion, designet to forskellige faser og strategier: magnetisk indespærring og inertial indespærring.
Magnetisk indespærring er den, der fokuserer på at få plasmaet inde i et magnetfelt til at forhindre atomernes kerner, der er XNUMX millioner grader Celsius, i at røre reaktorens vægge. På denne måde f.eksVi beskytter det, der anvendes til fusionen.
Et vigtigt aspekt at tage i betragtning er, at selvom alle partikler udsættes for disse temperaturer, kan ikke alle gennemgå bindingsprocessen. Dette er en parameter, som forskere påpeger som en begrænsning af rentabiliteten af nuklear fusion set fra et energisynspunkt. For at være økonomisk levedygtig skal antallet af fusioner være så højt, at den genererede energi er højere end den, der investeres i dets produktion.
Selvom solen har en temperatur, der er ti gange lavere end den, der er nødvendig for at producere nuklear fusion på grund af sin enorme masse, tillader den den at øge det tryk, som kernerne udsættes for, og fusion forekommer ved tyngdekraftindeslutning. Dette tryk kan ikke genskabes på vores planet, så disse temperaturer skal nås.
På den anden side bruger inerti-indeslutning ikke et magnetfelt for at forhindre plasma i at berøre reaktorvæggene, men foreslår snarere brugen af et brændstof for at få en lille del af deuterium og tritium til at implodere. Således kondenseres alt materiale på en voldelig måde og resulterer i forening af kerner af deuterium og tritium.
Hvornår vil det være kommercielt bæredygtigt?
For at denne proces med at opnå energi skal være fuldt kommercielt levedygtig, er der stadig mindst tre årtier med forskning og testning. Opretholdelse af den aktuelle sats for forskning og investering i emnet, det er muligt, at den teknik, hvormed den endelig bliver kommercielt, er med magnetisk indeslutning.
Hvis vi vil have energiproduktion fra nuklear fusion i midten af dette århundrede, har vi brug for forskere til at have det nødvendige materiale og ressourcer til at udføre al relevant forskning. Hvis dette ikke er tilfældet, vil vi kun have laboratorier fulde af forskere, der er underholdt og uden fremskridt.