La ydinenergia sillä on suuri merkitys maailman energiajärjestelmässä. Se pystyy tuottamaan suuren määrän energiaa kustannuksella jättää osan ydinjäte kohdeltavaksi. Ydinfuusio Se on yksi suurimmista haasteista, joita ihmiskunnan on vielä kehitettävä. Tämä on valtava mahdollisuus, joka voi lopettaa energia- ja toimitusvajeongelmat. Ympäri maailmaa on lukuisia tutkijoita, jotka johtavat sitä hyvin.
Tässä artikkelissa kerromme sinulle, mikä on ydinfuusio ja mitkä ovat edut ja mahdollisuudet, joita se tuo ihmiskunnalle, jos siitä tulisi kaupallinen. Haluatko tietää enemmän siitä? Sinun täytyy vain jatkaa lukemista.
Mikä on ydinfuusio
Edellisessä artikkelissa näimme sen ydinfissio Kyse oli raskaiden atomien, kuten plutoniumin ja uraanin, rikkoutumisesta energian saamiseksi. Tässä tapauksessa ydinfuusio merkitsee täysin päinvastaista prosessia. Se on reaktio pystyy yhdistämään kaksi kevyempää ydintä muodostaen painavamman.
Yhdistämällä kaksi kevyempää atomia raskaammaksi vapautuu energiaa, koska raskas ydin on pienempi kuin kahden ytimen painon summa erikseen. Tätä hyödyntämällä energiaa voidaan vapauttaa prosessissa mihin tahansa. Ottaen huomioon, että tämän prosessin energia on hyvin keskittynyt, vain yhdessä grammassa ainetta on läsnä miljoonia atomeja, joten vähällä polttoaineella se voi tuottaa valtavia määriä energiaa, jos verrataan sitä nykyisiin polttoaineisiin.
Riippuen ytimistä, jotka osallistuvat tähän ydinfuusioprosessiin, syntyy enemmän tai vähemmän energiaa. Helpoin reaktio on deuteriumin ja tritiumin yhdistyminen heliumin saamiseksi. Tässä reaktiossa vapautuisi 17,6 MeV. Se on käytännöllisesti katsoen ehtymätön energialähde, koska voimme löytää deuteriumia merivedestä ja tritiumia voidaan saada reaktiossa vapautuvan neutronin ansiosta.
Kuinka ydinfuusio tapahtuu?
Vaikka tämä maailmanlaajuinen energiantuotanto ratkaisisi energia- ja saastumisongelmat, se ei ole helppoa. Tiedät varmasti, että se toimii, ja osaat tehdä sen. Edellytyksiä, jotka ovat tarpeen prosessin absoluuttisen tarkan hallitsemiseksi, ei kuitenkaan vielä tunneta täysin. Sinun täytyy ajatella, että tämä ydinfuusio on prosessi, joka tapahtuu suurimmassa tähdessämme, Auringossa. Siksi sinun on saatava erittäin korkeat lämpötilat sen suorittamiseksi.
Pilvinä olevia hiukkasia voidaan käyttää ydinfuusioreaktoreissa, joihin kohdistuu kaksisataa miljoonaa astetta lämpöä. Kuvittele vain sekunti noissa lämpötiloissa; se tarkoittaisi melkein minkä tahansa kohteen täydellistä hajoamista. Nämä lämpötilat ovat välttämättömiä, jos haluamme prosessin tapahtuvan. Pelkästään näiden korkeiden lämpötilojen käsitteleminen on jo haaste tutkijoille, koska ei ole ainetta, joka kestäisi niitä tuhoamatta itseään.
Tämän hullun lämpötilan tilanteen lievittämiseksi käytetään plasmaa. Sen magneettinen sulkemisvaikutus on kymmenen kertaa kuumempi kuin Auringon ydin. Hirvittävä lämpötila, jolle nämä atomit on altistettava, johtuu siitä, että se on ainoa tapa antaa heille se. kineettinen energia välttämätön, jotta he voisivat voittaa luonnollisen syrjinnän ja sulautua.
Kaksi ydintä Heillä on sama sähköinen ja positiivinen varaus, joten ne hylkäävät toisiaan. Tällaisissa korkeissa lämpötiloissa pystymme tuottamaan niin voimakasta kineettistä energiaa, että se voi siirtää sitoutumiskyvyn. Työskentely näiden lämpötilojen kanssa ja kaikkien siihen vaikuttavien tekijöiden ja olosuhteiden hallinta on jotain täysin monimutkaista.
Tieteelliset eristämisstrategiat
Edellä mainituista syistä ydinfuusiota tutkivat tieteelliset ryhmät ovat suunnitelleet kaksi erilaista vaihetta ja strategiaa: magneettisäteilyn ja hitausrajoituksen.
Magneettinen eristys keskittyy siihen, että magneettikentän sisällä oleva plasma saadaan estämään XNUMX miljoonan celsiusasteen atomien ytimiä koskemasta reaktorin seinämiin. Tällä tavoin eSuojelemme sitä, mitä fuusio tapahtuu.
Tärkeä huomioitava näkökohta on, että vaikka kaikki hiukkaset altistetaan näille lämpötiloille, kaikki eivät voi käydä läpi sitoutumisprosessia. Tämä on parametri, jonka tutkijat huomauttavat rajoittavan ydinfuusion kannattavuutta energian kannalta. Fuusioiden lukumäärän on oltava niin korkea, että tuotettu energia on suurempi kuin sen tuotantoon investoitu, jotta se olisi taloudellisesti kannattava.
Vaikka aurinko on 10 kertaa alhaisempi kuin ydinfuusion tuottamiseen tarvittava lämpötila, sen valtavan massan vuoksi se antaa sen lisätä painetta, jolle ytimet altistuvat ja fuusio tapahtuu painovoiman avulla. Tätä painetta ei voida luoda uudelleen planeetallemme, joten nämä lämpötilat on saavutettava.
Toisaalta hitausrajoituksessa ei käytetä magneettikenttää estämään plasmaa koskemasta reaktorin seinämiin, vaan ehdotetaan pikemminkin polttoaineen käyttöä pienen osan deuteriumin ja tritiumin saamiseksi implantaatioon. Siten kaikki materiaali tiivistyy väkivaltaisesti ja johtaa deuteriumin ja tritiumin ytimien yhdistymiseen.
Milloin se on kaupallisesti kannattava?
Jotta tämä energian hankintaprosessi olisi kaupallisesti täysin kannattava, on vielä tehtävä vähintään kolme vuosikymmentä tutkimusta ja testausta. Ylläpitää aiheen nykyistä tutkimus- ja investointitasoa, on mahdollista, että tekniikka, jolla se lopulta kaupallistetaan, on magneettisesti suljettu.
Jos haluamme saada energiantuotannon ydinfuusiosta tämän vuosisadan puoliväliin mennessä, tarvitsemme tutkijoilla tarvittavaa materiaalia ja resursseja kaikkien asiaankuuluvien tutkimusten suorittamiseksi. Jos näin ei ole, meillä on vain laboratorioita, jotka ovat täynnä viihdyttäjiä ja ilman edistystä.