La energia nucleare ha una grande rilevanza nel sistema energetico mondiale. È in grado di generare una grande quantità di energia a costo di lasciarne un po ' scorie nucleari Essere trattati. Fusione nucleare È una delle più grandi sfide che l'umanità deve ancora sviluppare. Questa è un'immensa opportunità che potrebbe porre fine ai problemi di deficit energetico e di approvvigionamento. In tutto il mondo ci sono numerosi scienziati che stanno conducendo grandi ricerche su di esso.
In questo articolo vi diremo cos'è la fusione nucleare e quali sono i vantaggi e le opportunità che porterebbe all'umanità se diventasse commerciale. Vuoi saperne di più? Devi solo continuare a leggere.
Che è la fusione nucleare
In un precedente articolo l'abbiamo visto fissione nucleare si trattava della rottura di atomi pesanti come il plutonio e l'uranio per ottenere energia. In questo caso, la fusione nucleare segnala un processo totalmente opposto. È una reazione in grado di unire due anime più leggere per formarne una più pesante.
Unire due atomi più leggeri per crearne uno più pesante rilascia energia, poiché il nucleo pesante è inferiore alla somma del peso dei due nuclei separatamente. Approfittando di questo, l'energia può essere rilasciata nel processo per qualsiasi cosa. Tenendo conto che l'energia di questo processo è molto concentrata, in un solo grammo di materia sono presenti milioni di atomi, quindi con poco carburante potrebbe generare enormi quantità di energia se confrontata con i combustibili attuali.
A seconda dei nuclei che partecipano a questo processo di fusione nucleare, verrà generata più o meno energia. La reazione più semplice da ottenere è l'unione tra deuterio e trizio per ottenere l'elio. In questa reazione, verrebbero rilasciati 17,6 MeV. È una fonte di energia praticamente inesauribile poiché possiamo trovare deuterio nell'acqua di mare e il trizio può essere ottenuto grazie al neutrone che si sprigiona nella reazione.
Come viene eseguita la fusione nucleare?
Sebbene questa produzione globale di energia risolva i problemi energetici e di inquinamento, farlo non è facile. Sai per certo che funziona e sai come farlo. Tuttavia, le condizioni necessarie per poter controllare con assoluta precisione tutte le esigenze del processo non sono ancora del tutto note. Devi pensare che questa fusione nucleare è un processo che ha luogo nella nostra stella più grande, il Sole. Pertanto, devi avere temperature molto elevate per eseguirlo.
Le particelle sotto forma di nuvole possono essere utilizzate all'interno dei reattori a fusione nucleare, che sono soggetti a duecento milioni di gradi di calore. Immagina solo un secondo a quelle temperature; significherebbe la totale disintegrazione di quasi tutti gli oggetti. Queste temperature sono necessarie se vogliamo che il processo abbia luogo. Il solo fatto di affrontare queste alte temperature è già una sfida per gli scienziati, poiché non esiste materiale in grado di resistere senza autodistruggersi.
Per alleviare questa situazione di temperature folli, viene utilizzato il plasma. Il suo effetto di confinamento magnetico è dieci volte più caldo del nucleo del Sole. La temperatura mostruosa a cui devono essere sottoposti questi atomi è perché è l'unico modo per darla. energia cinetica necessario per loro per superare la loro naturale repulsione e fondersi.
I due nuclei Hanno la stessa carica elettrica e positiva, quindi si respingono a vicenda. Con temperature così elevate, saremo in grado di generare un'energia cinetica così forte da poter trasferire la capacità di legarsi. Lavorare con queste temperature e controllare tutti i fattori e le condizioni che vi intervengono è qualcosa di totalmente complicato.
Strategie scientifiche di contenimento
Per le ragioni di cui sopra, i gruppi scientifici che studiano la fusione nucleare hanno progettato due diverse fasi e strategie: confinamento magnetico e confinamento inerziale.
Il confinamento magnetico è quello che si concentra sul fare in modo che il plasma all'interno di un campo magnetico impedisca ai nuclei degli atomi che si trovano a XNUMX milioni di gradi Celsius di toccare le pareti del reattore. In questo modo, eProteggeremo ciò che viene utilizzato per la fusione.
Un aspetto importante da tenere in considerazione è che, sebbene tutte le particelle siano sottoposte a queste temperature, non tutte possono subire il processo di incollaggio. Questo è un parametro sottolineato dagli scienziati come limitante la redditività della fusione nucleare dal punto di vista energetico. In modo tale che, per essere economicamente redditizio, il numero di fusioni deve essere così elevato che l'energia generata sia superiore a quella investita nella sua produzione.
Il Sole, sebbene abbia una temperatura 10 volte inferiore a quella necessaria per produrre la fusione nucleare, data la sua enorme massa, gli permette di aumentare la pressione a cui sono sottoposti i nuclei e la fusione avviene per confinamento per gravità. Quella pressione non può essere ricreata sul nostro pianeta, quindi queste temperature devono essere raggiunte.
D'altra parte, il confinamento inerziale non utilizza un campo magnetico per impedire al plasma di toccare le pareti del reattore, ma piuttosto propone l'uso di un combustibile per far implodere una piccola porzione di deuterio e trizio. Così, tutto il materiale si condensa in modo violento e risulta nell'unione dei nuclei di deuterio e trizio.
Quando sarà commercialmente fattibile?
Affinché questo processo di acquisizione di energia sia pienamente realizzabile dal punto di vista commerciale, c'è ancora un minimo di tre decenni di ricerca e test. Mantenendo l'attuale tasso di ricerca e investimento sull'argomento, è possibile che la tecnica con cui viene finalmente resa commerciale sia quella a confinamento magnetico.
Se vogliamo ottenere la produzione di energia dalla fusione nucleare entro la metà di questo secolo, abbiamo bisogno che gli scienziati abbiano il materiale e le risorse necessari per svolgere tutte le ricerche pertinenti. Se non è così, avremo solo laboratori pieni di scienziati che si divertono e senza progressi.