La πυρηνική ενέργεια Έχει μεγάλη σημασία στο παγκόσμιο ενεργειακό σύστημα. Είναι ικανό να παράγει μεγάλη ποσότητα ενέργειας με κόστος να αφήσει κάποια πυρηνικά απόβλητα να αντιμετωπίζονται. Πυρηνική σύντηξη Είναι μια από τις μεγαλύτερες προκλήσεις που η ανθρωπότητα δεν έχει ακόμη αναπτύξει. Αυτή είναι μια τεράστια ευκαιρία που θα μπορούσε να τερματίσει τα προβλήματα των ελλειμμάτων ενέργειας και εφοδιασμού. Σε όλο τον κόσμο υπάρχουν πολλοί επιστήμονες που οδηγούν μεγάλη έρευνα σε αυτό.
Σε αυτό το άρθρο θα σας πούμε τι είναι η πυρηνική σύντηξη και ποια είναι τα πλεονεκτήματα και οι ευκαιρίες που θα έφερνε στην ανθρωπότητα εάν κατάφερε να γίνει εμπορική. Θέλετε να μάθετε περισσότερα για αυτό; Απλά πρέπει να συνεχίσετε να διαβάζετε.
Που είναι η πυρηνική σύντηξη
Σε ένα προηγούμενο άρθρο το είδαμε πυρηνική διάσπαση ήταν να σπάσουμε βαριά άτομα όπως το πλουτώνιο και το ουράνιο για να πάρουμε ενέργεια. Σε αυτήν την περίπτωση, η πυρηνική σύντηξη σηματοδοτεί μια εντελώς αντίθετη διαδικασία. Είναι μια αντίδραση ικανός να ενώσει δύο ελαφρύτερους πυρήνες για να σχηματίσει βαρύτερο.
Η ένωση δύο ελαφρύτερων ατόμων για να γίνει βαρύτερη απελευθερώνει ενέργεια, καθώς ο βαρύς πυρήνας είναι μικρότερος από το άθροισμα του βάρους των δύο πυρήνων ξεχωριστά. Εκμεταλλευόμενος αυτό, η ενέργεια μπορεί να απελευθερωθεί στη διαδικασία για οτιδήποτε. Λαμβάνοντας υπόψη ότι η ενέργεια αυτής της διαδικασίας είναι πολύ συγκεντρωμένη, σε ένα μόνο γραμμάριο ύλης υπάρχουν εκατομμύρια άτομα, οπότε με λίγα καύσιμα θα μπορούσε να παράγει τεράστιες ποσότητες ενέργειας αν τη συγκρίνουμε με τα τρέχοντα καύσιμα.
Ανάλογα με τους πυρήνες που συμμετέχουν σε αυτήν τη διαδικασία πυρηνικής σύντηξης, θα δημιουργηθεί λίγο ή πολύ ποσότητα ενέργειας. Η ευκολότερη αντίδραση που επιτυγχάνεται είναι η ένωση μεταξύ δευτερίου και τριτίου για τη λήψη ηλίου. Σε αυτήν την αντίδραση, απελευθερώθηκαν 17,6 MeV. Είναι μια σχεδόν ανεξάντλητη πηγή ενέργειας, καθώς μπορούμε να βρούμε δευτέριο στο θαλασσινό νερό και το τρίτιο μπορεί να ληφθεί χάρη στο νετρόνιο που εκπέμπεται στην αντίδραση.
Πώς γίνεται η πυρηνική σύντηξη;
Αν και αυτή η παγκόσμια παραγωγή ενέργειας θα λύσει προβλήματα ενέργειας και ρύπανσης, αυτό δεν είναι εύκολο. Ξέρετε σίγουρα ότι λειτουργεί και ξέρετε πώς να το κάνετε. Ωστόσο, οι προϋποθέσεις που απαιτούνται για να είναι σε θέση να ελέγχουν με απόλυτη ακρίβεια όλες οι απαιτήσεις που έχει η διαδικασία δεν είναι ακόμη πλήρως γνωστές. Πρέπει να σκεφτείτε ότι αυτή η πυρηνική σύντηξη είναι μια διαδικασία που λαμβάνει χώρα στο μεγαλύτερο αστέρι μας, τον Ήλιο. Επομένως, πρέπει να έχετε πολύ υψηλές θερμοκρασίες για να το πραγματοποιήσετε.
Τα σωματίδια με τη μορφή νεφών μπορούν να χρησιμοποιηθούν μέσα σε πυρηνικούς αντιδραστήρες σύντηξης, οι οποίοι υπόκεινται σε διακόσια εκατομμύρια βαθμούς θερμότητας. Φανταστείτε ένα δευτερόλεπτο σε αυτές τις θερμοκρασίες. αυτό θα σήμαινε τη συνολική αποσύνθεση σχεδόν οποιουδήποτε αντικειμένου. Αυτές οι θερμοκρασίες είναι απαραίτητες εάν θέλουμε να πραγματοποιηθεί η διαδικασία. Η απλή αντιμετώπιση αυτών των υψηλών θερμοκρασιών αποτελεί ήδη πρόκληση για τους επιστήμονες, καθώς δεν υπάρχει υλικό που να αντέχει χωρίς να καταστρέφεται.
Για την ανακούφιση αυτής της κατάστασης των τρελών θερμοκρασιών, χρησιμοποιείται πλάσμα. Το φαινόμενο του μαγνητικού περιορισμού είναι δέκα φορές θερμότερο από τον πυρήνα του Ήλιου. Η τερατώδης θερμοκρασία στην οποία πρέπει να υποβληθούν αυτά τα άτομα είναι επειδή είναι ο μόνος τρόπος για να το δώσει. κινητική ενέργεια απαραίτητο για να ξεπεράσουν τη φυσική απώθηση και συγχώνευση.
Οι δύο πυρήνες Έχουν το ίδιο ηλεκτρικό και θετικό φορτίο, επομένως, απωθούν ο ένας τον άλλον. Με τέτοιες υψηλές θερμοκρασίες, θα είμαστε σε θέση να παράγουμε τόσο ισχυρή κινητική ενέργεια που μπορεί να μεταφέρει την ικανότητα δέσμευσης. Η εργασία με αυτές τις θερμοκρασίες και ο έλεγχος όλων των παραγόντων και συνθηκών που παρεμβαίνουν σε αυτό είναι κάτι εντελώς περίπλοκο.
Επιστημονικές στρατηγικές περιορισμού
Για τους παραπάνω λόγους, επιστημονικές ομάδες που ερευνούν την πυρηνική σύντηξη έχουν σχεδιάσει δύο διαφορετικά στάδια και στρατηγικές: μαγνητικό περιορισμό και αδρανειακό περιορισμό.
Ο μαγνητικός περιορισμός είναι αυτός που εστιάζει στο να κάνει το πλάσμα μέσα σε ένα μαγνητικό πεδίο να αποτρέψει τους πυρήνες των ατόμων που είναι XNUMX εκατομμύρια βαθμούς Κελσίου να αγγίξουν τα τοιχώματα του αντιδραστήρα. Με αυτόν τον τρόπο, π.χ.Θα προστατεύσουμε αυτό που χρησιμοποιείται για τη συγχώνευση.
Μια σημαντική πτυχή που πρέπει να ληφθεί υπόψη είναι ότι, αν και όλα τα σωματίδια υπόκεινται σε αυτές τις θερμοκρασίες, δεν μπορούν όλα να υποβληθούν στη διαδικασία συγκόλλησης. Αυτή είναι μια παράμετρος που επεσήμαναν οι επιστήμονες ότι περιορίζουν την αποδοτικότητα της πυρηνικής σύντηξης από ενεργειακή άποψη. Με τέτοιο τρόπο ώστε, για να είναι οικονομικά βιώσιμος, ο αριθμός των συγχωνεύσεων πρέπει να είναι τόσο υψηλός ώστε η παραγόμενη ενέργεια να είναι υψηλότερη από εκείνη που επενδύεται στην παραγωγή της.
Ο Ήλιος, αν και έχει θερμοκρασία 10 φορές χαμηλότερη από εκείνη που απαιτείται για την παραγωγή πυρηνικής σύντηξης, δεδομένης της τεράστιας μάζας του, του επιτρέπει να αυξήσει την πίεση στην οποία υφίστανται οι πυρήνες και συμβαίνει σύντηξη με περιορισμό της βαρύτητας. Αυτή η πίεση δεν μπορεί να αναδημιουργηθεί στον πλανήτη μας, επομένως αυτές οι θερμοκρασίες πρέπει να επιτευχθούν.
Από την άλλη πλευρά, ο αδρανειακός περιορισμός δεν χρησιμοποιεί μαγνητικό πεδίο για να εμποδίσει το πλάσμα να αγγίζει τα τοιχώματα του αντιδραστήρα, αλλά προτείνει τη χρήση καυσίμου για να εισχωρήσει ένα μικρό μέρος δευτερίου και τριτίου. Έτσι, όλο το υλικό συμπυκνώνεται με βίαιο τρόπο και οδηγεί στην ένωση των πυρήνων του δευτερίου και του τριτίου.
Πότε θα είναι εμπορικά βιώσιμη;
Προκειμένου αυτή η διαδικασία απόκτησης ενέργειας να είναι πλήρως εμπορικά βιώσιμη, υπάρχει ακόμη τουλάχιστον τρεις δεκαετίες έρευνας και δοκιμών. Διατήρηση του τρέχοντος ποσοστού έρευνας και επενδύσεων επί του θέματος, Είναι πιθανό ότι η τεχνική με την οποία τελικά γίνεται εμπορική είναι με μαγνητικό περιορισμό.
Εάν θέλουμε να έχουμε παραγωγή ενέργειας από πυρηνική σύντηξη μέχρι τα μέσα αυτού του αιώνα, χρειαζόμαστε επιστήμονες να διαθέτουν το απαραίτητο υλικό και πόρους για να πραγματοποιήσουν όλη τη σχετική έρευνα. Εάν αυτό δεν συμβαίνει, θα έχουμε μόνο εργαστήρια γεμάτα επιστήμονες που είναι διασκεδασμένοι και χωρίς πρόοδο.