La nuklearna energija ima veliku važnost u svjetskom energetskom sustavu. Sposoban je generirati veliku količinu energije po cijenu ostavljanja neke količine nuklearni otpad da se liječi. Nuklearna fuzija To je jedan od najvećih izazova koje čovječanstvo tek treba razviti. Ovo je neizmjerna prilika koja bi mogla okončati probleme deficita energije i opskrbe. Širom svijeta postoje brojni znanstvenici koji vode velika istraživanja o tome.
U ovom ćemo vam članku reći što je nuklearna fuzija i koje su prednosti i mogućnosti koje bi čovječanstvu donijelo da uspije postati komercijalno. Želite li znati više o tome? Jednostavno morate nastaviti čitati.
Što je nuklearna fuzija
U prethodnom članku smo to vidjeli nuklearna fizija Radilo se o razbijanju teških atoma poput plutonija i urana radi dobivanja energije. U ovom slučaju, nuklearna fuzija signalizira potpuno suprotan proces. To je reakcija sposoban spojiti dvije lakše jezgre u jednu težu.
Spajanjem dvaju lakših atoma da bi postali teži, oslobađa se energija, jer je teška jezgra manja od zbroja težine dviju jezgri odvojeno. Iskoristivši to, energija se pritom može osloboditi za bilo što. Uzimajući u obzir da je energija ovog procesa vrlo koncentrirana, u samo jednom gramu materije prisutni su milijuni atoma, pa bi s malo goriva mogao generirati ogromne količine energije ako ga usporedimo sa trenutnim gorivima.
Ovisno o jezgrama koje sudjeluju u ovom procesu nuklearne fuzije, generirat će se više ili manje količine energije. Najlakšu reakciju postići je spoj deuterija i tricija kako bi se dobio helij. U ovoj reakciji oslobodilo bi se 17,6 MeV. Praktično je neiscrpan izvor energije jer u morskoj vodi možemo naći deuterij, a tritij se može dobiti zahvaljujući neutronu koji se daje u reakciji.
Kako se radi nuklearna fuzija?
Iako bi ova globalna proizvodnja energije riješila probleme s energijom i onečišćenjem, to nije lako. Sigurno znate da to djeluje i znate kako to učiniti. Međutim, uvjeti koji su neophodni da bi se mogla apsolutno precizno kontrolirati svi zahtjevi koje postupak ima još nisu u potpunosti poznati. Morate misliti da je ova nuklearna fuzija proces koji se odvija u našoj najvećoj zvijezdi, Suncu. Stoga, morate imati vrlo visoke temperature da biste to izveli.
Čestice u obliku oblaka mogu se koristiti unutar nuklearnih fuzijskih reaktora koji su podvrgnuti dvjesto milijuna stupnjeva topline. Zamislite samo sekundu na tim temperaturama; to bi značilo totalni raspad gotovo bilo kojeg predmeta. Te su temperature potrebne ako želimo da se proces odvija. Samo suočavanje s tim visokim temperaturama već je izazov za znanstvenike, jer nema materijala koji bi ih mogao izdržati, a da se ne uništi.
Za ublažavanje ove situacije ludih temperatura koristi se plazma. Njegov magnetski učinak zatvaranja deset je puta topliji od jezgre Sunca. Monstruozna temperatura kojoj ovi atomi moraju biti podvrgnuti je zato što im je jedini način da je daju. kinetička energija neophodno da bi prevladali svoju prirodnu odbojnost i stopili se.
Dvije jezgre Imaju isti električni i pozitivni naboj, stoga se međusobno odbijaju. S tako visokim temperaturama moći ćemo generirati tako snažnu kinetičku energiju da može prenijeti sposobnost povezivanja. Rad s tim temperaturama i kontrola svih čimbenika i uvjeta koji interveniraju u tome je nešto potpuno komplicirano.
Znanstvene strategije ograničavanja
Iz gore navedenih razloga, znanstvene skupine koje istražuju nuklearnu fuziju osmislile su dvije različite faze i strategije: magnetsko zadržavanje i inercijsko zatvaranje.
Magnetsko zatvaranje je ono koje se usredotočuje na to da plazma unutar magnetskog polja spriječi jezgre atoma koji imaju XNUMX milijuna Celzijevih stupnjeva da dodiruju stijenke reaktora. Na taj način, nprMi ćemo zaštititi ono što se koristi za spajanje.
Važan aspekt koji treba uzeti u obzir jest da, iako su sve čestice podvrgnute tim temperaturama, ne mogu sve proći postupak vezivanja. To je parametar koji su znanstvenici istakli kao ograničavajući isplativost nuklearne fuzije s energetskog gledišta. Na takav način da, da bi bilo ekonomski isplativo, broj spajanja mora biti toliko velik da je proizvedena energija veća od one uložene u njezinu proizvodnju.
Sunce, iako ima 10 puta nižu temperaturu od one potrebne za stvaranje nuklearne fuzije, s obzirom na njegovu ogromnu masu, omogućuje mu da poveća pritisak kojem su jezgre podvrgnute i dolazi do fuzije gravitacijskim zatvaranjem. Taj se pritisak ne može ponovno stvoriti na našem planetu, pa se moraju postići ove temperature.
S druge strane, inercijsko zatvaranje ne koristi magnetsko polje da spriječi dodirivanje plazme sa stijenkama reaktora, već predlaže upotrebu goriva kako bi se mali dio deuterija i tricija implodirao. Dakle, sav se materijal kondenzira na silovit način i rezultira sjedinjenjem jezgri deuterija i tricija.
Kada će biti komercijalno održiv?
Da bi ovaj postupak dobivanja energije bio potpuno komercijalno održiv, još uvijek postoje najmanje tri desetljeća istraživanja i ispitivanja. Održavanje trenutne stope istraživanja i ulaganja na tu temu, moguće je da je tehnika kojom se konačno komercijalizira s magnetskim zatvaranjem.
Ako želimo imati proizvodnju energije iz nuklearne fuzije do sredine ovog stoljeća, trebamo znanstvenike da imaju potreban materijal i resurse za provođenje svih relevantnih istraživanja. Ako to nije slučaj, imat ćemo samo laboratorije pune znanstvenika koji se zabavljaju i bez napretka.