La nukleáris energia nagy jelentősége van a világ energiarendszerében. Képes nagy mennyiségű energiát előállítani azzal a költséggel, hogy egy részét elhagyja nukleáris hulladék kezelni. Nukleáris fúzió Ez az egyik legnagyobb kihívás, amelyet az emberiségnek még fejlesztenie kell. Ez egy óriási lehetőség, amely véget vethet az energia- és ellátási hiány problémáinak. Világszerte számos tudós van, akik nagyszerű kutatásokat végeznek vele kapcsolatban.
Ebben a cikkben meg fogjuk mondani, mi az a magfúzió, és milyen előnyökkel és lehetőségekkel járna az emberiség számára, ha sikerülne kereskedelmi forgalomba kerülni. Szeretne többet tudni róla? Csak folytatnia kell az olvasást.
Ami a magfúzió
Egy korábbi cikkünkben ezt láttuk nukleáris maghasadás Arról volt szó, hogy nehéz atomokat, például plutóniumot és uránt bontsanak meg az energia megszerzése érdekében. Ebben az esetben a magfúzió teljesen ellentétes folyamatot jelez. Ez egy reakció képes összekapcsolni két könnyebb magot egy nehezebbé.
Két könnyebb atom összekapcsolása a nehezebbé tétel érdekében energiát szabadít fel, mivel a nehéz mag kisebb, mint a két mag súlyának összege külön-külön. Ezt kihasználva az energia bármire felszabadulhat a folyamat során. Figyelembe véve, hogy ennek a folyamatnak az energiája nagyon koncentrált, csupán egy gramm anyagban milliónyi atom van jelen, így kevés üzemanyaggal hatalmas energiát termelhet, ha összehasonlítjuk a jelenlegi üzemanyagokkal.
Az ebben a magfúziós folyamatban részt vevő magoktól függően kisebb-nagyobb mennyiségű energia keletkezik. A legkönnyebben elérhető reakció a deutérium és a trícium közötti egyesülés a hélium megszerzéséhez. Ebben a reakcióban 17,6 MeV szabadul fel. Gyakorlatilag kimeríthetetlen energiaforrás, mivel a deutériumot megtalálhatjuk a tengervízben, és a trícium a reakció során leadott neutronnak köszönhető.
Hogyan történik a magfúzió?
Bár ez a globális energiatermelés megoldaná az energia- és szennyezési problémákat, ez nem könnyű. Biztosan tudja, hogy működik, és tudja, hogyan kell csinálni. Azok a feltételek azonban, amelyek ahhoz szükségesek, hogy a folyamat összes követelményét abszolút pontossággal ellenőrizhessük, még nem teljesen ismertek. Azt kell gondolnia, hogy ez a magfúzió egy olyan folyamat, amely a legnagyobb csillagunkban, a Napban zajlik. Ezért végrehajtásához nagyon magas hőmérsékletet kell elérnie.
A felhők formájában lévő részecskék felhasználhatók a magfúziós reaktorokban, amelyek kétszázmillió fokos hőhatásnak vannak kitéve. Képzeljen el egy másodpercet ezen a hőmérsékleten; szinte minden tárgy teljes szétesését jelentené. Ezekre a hőmérsékletekre akkor van szükség, ha azt akarjuk, hogy a folyamat megtörténjen. Csak a magas hőmérséklet kezelése már kihívást jelent a tudósok számára, mivel nincs olyan anyag, amely ellenállna nekik, anélkül, hogy önmagát elpusztítaná.
Az őrült hőmérséklet ezen helyzetének enyhítésére plazmát használnak. Mágneses bezáró hatása tízszer melegebb, mint a Nap magja. Az a szörnyű hőmérséklet, amelynek ezeket az atomokat alá kell vetni, mert csak így adhatják meg nekik. kinetikus energia szükséges ahhoz, hogy legyőzzék természetes visszataszításukat és egyesüljenek.
A két mag Ugyanolyan elektromos és pozitív töltésük van, ezért taszítják egymást. Ilyen magas hőmérsékleten olyan erős kinetikus energiát tudunk létrehozni, amely át tudja adni a kötődési képességet. Ezekkel a hőmérsékletekkel dolgozni, és befolyásolni az összes tényezőt és körülményt, ami beavatkozik, valami teljesen bonyolult dolog.
Tudományos elszigetelési stratégiák
A fenti okok miatt a magfúziót vizsgáló tudományos csoportok két különböző szakaszt és stratégiát terveztek: mágneses és inerciális bezárást.
A mágneses bezárás arra összpontosít, hogy a mágneses mezőben lévő plazma megakadályozza, hogy a XNUMX millió Celsius fokos atomok megérintsék a reaktor falát. Ilyen módon plVédeni fogjuk az összefonódás megvalósításához használt eszközöket.
Fontos szempont, amelyet figyelembe kell venni, hogy bár az összes részecskét ilyen hőmérsékletnek tesszük ki, nem mindegyiken megy keresztül a kötési folyamat. Ez egy olyan paraméter, amelyet a tudósok rámutattak arra, hogy az atomfúzió jövedelmezőségét energetikai szempontból korlátozza. Olyan módon, hogy a gazdasági életképesség érdekében az egyesülések számának olyan magasnak kell lennie, hogy a megtermelt energia nagyobb legyen, mint a termelésébe fektetett energia.
Bár a Nap hőmérséklete tízszer alacsonyabb, mint ami a magfúzió előállításához szükséges, óriási tömege miatt lehetővé teszi, hogy növelje a magok nyomásának és a fúziónak a nyomását gravitációs bezárással. Ez a nyomás nem teremthető újra bolygónkon, ezért ezeket a hőmérsékleteket el kell érni.
Másrészt az inerciális bezárás nem használ mágneses teret annak megakadályozására, hogy a plazma hozzáérjen a reaktor falaihoz, hanem inkább tüzelőanyag alkalmazását javasolja a deutérium és a trícium kis részének beidegzéséhez. Így az összes anyag erőszakosan kondenzálódik, és a deutérium és a trícium magjainak egyesülését eredményezi.
Mikor lesz kereskedelmi szempontból életképes?
Ahhoz, hogy ez az energia megszerzésének folyamata kereskedelmi szempontból teljes mértékben életképes legyen, még mindig legalább három évtizedes kutatás és tesztelés szükséges. A jelenlegi kutatási és beruházási ráta fenntartása a témában, lehetséges, hogy az a technika, amellyel végül kereskedelmi forgalomba kerül, mágneses bezárással rendelkezik.
Ha a század közepéig szeretnénk elérni a magfúzióból történő energiatermelést, szükségünk van a tudósokra, hogy rendelkezzenek a szükséges anyagokkal és forrásokkal az összes vonatkozó kutatás elvégzéséhez. Ha nem ez a helyzet, csak olyan szórakoztató és haladás nélküli tudósokkal rendelkezünk majd.