Die Schwierigkeiten der Kernfusion

Energie und Wärme für die Kernfusion

La Kernenergie es hat eine große Relevanz im Weltenergiesystem. Es ist in der Lage, eine große Menge an Energie auf Kosten des Verlassens von etwas zu erzeugen Atommüll behandelt werden. Kernfusion Es ist eine der größten Herausforderungen, die die Menschheit noch nicht entwickelt hat. Dies ist eine immense Chance, die die Probleme der Energie- und Versorgungsdefizite beenden könnte. Auf der ganzen Welt gibt es zahlreiche Wissenschaftler, die großartige Forschung auf diesem Gebiet betreiben.

In diesem Artikel werden wir Ihnen erklären, was Kernfusion ist und welche Vorteile und Chancen sie für die Menschheit bringen würde, wenn sie kommerziell werden könnte. Möchten Sie mehr darüber erfahren? Sie müssen nur weiterlesen.

Welches ist Kernfusion

Kernfusion

In einem früheren Artikel haben wir das gesehen Kernspaltung Es ging darum, schwere Atome wie Plutonium und Uran zu brechen, um Energie zu gewinnen. In diesem Fall signalisiert die Kernfusion einen völlig entgegengesetzten Prozess. Es ist eine Reaktion in der Lage, zwei leichtere Kerne zu einem schwereren zu verbinden.

Wenn zwei leichtere Atome zu einem schwereren verbunden werden, wird Energie freigesetzt, da der schwere Kern kleiner ist als die Summe des Gewichts der beiden Kerne getrennt. Dadurch kann Energie für alles freigesetzt werden. Wenn man bedenkt, dass die Energie dieses Prozesses sehr konzentriert ist, sind in nur einem Gramm Materie Millionen von Atomen vorhanden, so dass mit wenig Brennstoff große Energiemengen erzeugt werden können, wenn man sie mit aktuellen Brennstoffen vergleicht.

Abhängig von den Kernen, die an diesem Kernfusionsprozess beteiligt sind, wird mehr oder weniger Energie erzeugt. Die einfachste Reaktion ist die Vereinigung von Deuterium und Tritium, um Helium zu erhalten. Bei dieser Reaktion würden 17,6 MeV freigesetzt. Es ist eine praktisch unerschöpfliche Energiequelle, da wir Deuterium im Meerwasser finden können und Tritium dank des bei der Reaktion abgegebenen Neutrons erhalten werden kann.

Wie erfolgt die Kernfusion?

Kernreaktion

Obwohl diese globale Energieerzeugung Energie- und Umweltverschmutzungsprobleme lösen würde, ist dies nicht einfach. Sie wissen sicher, dass es funktioniert und Sie wissen, wie es geht. Die Bedingungen, die erforderlich sind, um alle Anforderungen des Prozesses mit absoluter Präzision steuern zu können, sind jedoch noch nicht vollständig bekannt. Man muss denken, dass diese Kernfusion ein Prozess ist, der in unserem größten Stern, der Sonne, stattfindet. Sie müssen sehr hohe Temperaturen bekommen, um es auszuführen.

Partikel in Form von Wolken können in Kernfusionsreaktoren verwendet werden, die zweihundert Millionen Grad Wärme ausgesetzt sind. Stellen Sie sich bei diesen Temperaturen nur eine Sekunde vor; es würde den vollständigen Zerfall fast jedes Objekts bedeuten. Diese Temperaturen sind notwendig, wenn der Prozess stattfinden soll. Nur mit diesen hohen Temperaturen umzugehen, ist für Wissenschaftler bereits eine Herausforderung, da es kein Material gibt, das ihnen standhalten kann, ohne sich selbst zu zerstören.

Um diese Situation verrückter Temperaturen zu lindern, wird Plasma verwendet. Sein magnetischer Begrenzungseffekt ist zehnmal heißer als der Kern der Sonne. Die ungeheure Temperatur, der diese Atome ausgesetzt werden müssen, liegt darin, dass sie nur so sie abgeben können. kinetische Energie notwendig für sie, um ihre natürliche Abstoßung zu überwinden und zu verschmelzen.

Die zwei Kerne Sie haben die gleiche elektrische und positive Ladung, daher stoßen sie sich gegenseitig ab. Bei so hohen Temperaturen können wir eine so starke kinetische Energie erzeugen, dass die Bindungsfähigkeit übertragen werden kann. Mit diesen Temperaturen zu arbeiten und alle Faktoren und Bedingungen zu kontrollieren, die in sie eingreifen, ist etwas völlig Kompliziertes.

Wissenschaftliche Eindämmungsstrategien

Bau des Kernfusionsreaktors

Aus den oben genannten Gründen haben wissenschaftliche Gruppen, die die Kernfusion untersuchen, zwei verschiedene Stufen und Strategien entwickelt: magnetische Begrenzung und Trägheitsbegrenzung.

Der magnetische Einschluss konzentriert sich darauf, das Plasma in ein Magnetfeld zu bringen, um zu verhindern, dass die Kerne der Atome mit XNUMX Millionen Grad Celsius die Wände des Reaktors berühren. Auf diese Weise wird eWir werden schützen, was für die Fusion verwendet wird.

Ein wichtiger zu berücksichtigender Aspekt ist, dass, obwohl alle Partikel diesen Temperaturen ausgesetzt sind, nicht alle den Bindungsprozess durchlaufen können. Dies ist ein Parameter, auf den Wissenschaftler hinweisen, dass er die Rentabilität der Kernfusion unter energetischen Gesichtspunkten einschränkt. Um wirtschaftlich rentabel zu sein, muss die Anzahl der Fusionen so hoch sein, dass die erzeugte Energie höher ist als die, die in ihre Produktion investiert wird.

Obwohl die Sonne eine Temperatur hat, die zehnmal niedriger ist als die, die zur Erzeugung der Kernfusion benötigt wird, kann sie aufgrund ihrer enormen Masse den Druck erhöhen, dem die Kerne ausgesetzt sind und die Fusion stattfindet durch Schwerkraftbegrenzung. Dieser Druck kann auf unserem Planeten nicht wiederhergestellt werden, daher müssen diese Temperaturen erreicht werden.

Andererseits verwendet die Trägheitsbegrenzung kein Magnetfeld, um zu verhindern, dass das Plasma die Reaktorwände berührt, sondern schlägt die Verwendung eines Brennstoffs vor, um einen kleinen Teil von Deuterium und Tritium zum Implodieren zu bringen. Somit kondensiert das gesamte Material auf heftige Weise und führt zur Vereinigung der Kerne von Deuterium und Tritium.

Wann wird es wirtschaftlich rentabel sein?

Gravitationsbeschränkung in der Sonne

Damit dieser Prozess der Energiegewinnung wirtschaftlich vollständig rentabel ist, müssen noch mindestens drei Jahrzehnte geforscht und getestet werden. Beibehaltung der aktuellen Forschungs- und Investitionsrate zu diesem Thema, Es ist möglich, dass die Technik, mit der es endgültig kommerziell hergestellt wird, magnetisch begrenzt ist.

Wenn wir bis Mitte dieses Jahrhunderts Energie aus der Kernfusion erzeugen wollen, brauchen wir Wissenschaftler, die über das notwendige Material und die Ressourcen verfügen, um alle einschlägigen Forschungsarbeiten durchzuführen. Wenn dies nicht der Fall ist, werden wir nur Labors voller Wissenschaftler haben, die unterhalten werden und keine Fortschritte machen.


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