קשיי האיחוי הגרעיני

La אנרגיה גרעינית יש לו רלוונטיות רבה במערכת האנרגיה העולמית. הוא מסוגל לייצר כמות גדולה של אנרגיה במחיר של השארת חלק פסולת גרעינית להיות מטופלים. היתוך גרעיני זהו אחד האתגרים הגדולים ביותר שהאנושות טרם פיתחה. זו הזדמנות עצומה שיכולה לסיים את בעיות הגירעונות באנרגיה ובאספקה. ברחבי העולם ישנם מדענים רבים המובילים מחקרים גדולים בנושא.

במאמר זה אנו הולכים לספר לכם מהו מיזוג גרעיני ומה היתרונות וההזדמנויות שהוא יביא לאנושות אם הוא יהפוך למסחרי. האם אתה רוצה לדעת יותר על זה? אתה רק צריך להמשיך לקרוא.

שזה היתוך גרעיני

במאמר קודם ראינו את זה ביקוע גרעיני זה היה על שבירת אטומים כבדים כמו פלוטוניום ואורניום כדי להשיג אנרגיה. במקרה זה, היתוך גרעיני מאותת על תהליך הפוך לחלוטין. זו תגובה מסוגל להצטרף לשתי ליבות קלות יותר ליצירת כבד יותר.

הצטרפות לשני אטומים קלים יותר כדי ליצור כבד משחררת אנרגיה מכיוון שהגרעין הכבד הוא פחות מסכום המשקל של שני הגרעינים בנפרד. תוך ניצול זה, ניתן לשחרר אנרגיה בתהליך לכל דבר. אם לוקחים בחשבון שהאנרגיה של התהליך הזה מרוכזת מאוד, בגרם חומר אחד בלבד קיימים מיליוני אטומים, ולכן עם מעט דלק זה יכול לייצר כמויות אדירות של אנרגיה אם נשווה אותה לדלקים הנוכחיים.

תלוי בגרעינים המשתתפים בתהליך היתוך גרעיני זה, תיוצר כמות פחות או יותר של אנרגיה. התגובה הקלה ביותר להשגה היא האיחוד בין דאוטריום לטריטיום לקבלת הליום. בתגובה זו ישוחרר 17,6 MeV. זהו מקור אנרגיה כמעט בלתי נדלה מכיוון שנוכל למצוא דאוטריום במי ים וניתן להשיג טריטיום הודות לנויטרון שנמסר בתגובה.

כיצד מתבצע היתוך גרעיני?

למרות שייצור אנרגיה עולמי זה יפתור בעיות אנרגיה וזיהום, זה לא קל. אתה יודע בוודאות שזה עובד ואתה יודע לעשות את זה. עם זאת, התנאים הדרושים בכדי להיות מסוגלים לשלוט בדיוק מוחלט בכל דרישות התהליך עדיין אינם ידועים במלואם. עליכם לחשוב כי היתוך גרעיני זה הוא תהליך המתרחש בכוכב הגדול ביותר שלנו, השמש. לכן, אתה צריך לקבל טמפרטורות גבוהות מאוד כדי לבצע את זה.

ניתן להשתמש בחלקיקים בצורת עננים בתוך כורי היתוך גרעיניים, אשר נתונים למאתיים מיליון מעלות חום. דמיין רק שנייה בטמפרטורות האלה; פירוש הדבר הוא התפוררות מוחלטת של כמעט כל אובייקט. טמפרטורות אלה נחוצות אם אנו רוצים שהתהליך יתקיים. עצם ההתמודדות עם הטמפרטורות הגבוהות הללו היא כבר אתגר עבור מדענים, מכיוון שאין חומר שיכול לעמוד בהן מבלי להרוס את עצמו.

כדי להקל על מצב זה של טמפרטורות מטורפות, משתמשים בפלזמה. השפעת הכליאה המגנטית שלה חמה פי עשרה מליבת השמש. הטמפרטורה המפלצתית שיש לחייב אטומים אלה היא משום שזו הדרך היחידה שהם יכולים לתת לה. אנרגיה קינטית הכרחי עבורם כדי להתגבר על הדחייה הטבעית שלהם ולהתמזג.

שני הגרעינים יש להם מטען חשמלי וחיובי זהה, ולכן הם דוחים זה את זה. עם טמפרטורות כה גבוהות, נוכל לייצר אנרגיה קינטית כה חזקה שהיא יכולה להעביר את יכולת הקישור. לעבוד עם הטמפרטורות האלה ולשלוט בכל הגורמים והתנאים שמתערבים בה זה משהו מסובך לחלוטין.

אסטרטגיות בלימה מדעיות

מהסיבות לעיל, קבוצות מדעיות החוקרות היתוך גרעיני תכננו שני שלבים ואסטרטגיות שונות: כליאה מגנטית והסתגרות אינרציאלית.

כליאה מגנטית היא זו המתמקדת בהפיכת הפלזמה בתוך שדה מגנטי למנוע מגרעיני האטומים הנמצאים XNUMX מיליון מעלות צלזיוס לגעת בדפנות הכור. בדרך זו, האנו נגן על מה שמשמש למיזוג.

היבט חשוב שיש לקחת בחשבון הוא שלמרות שכל החלקיקים נתונים לטמפרטורות אלה, לא כולם יכולים לעבור את תהליך ההדבקה. זהו פרמטר שצוין על ידי מדענים כמגביל את רווחיות היתוך הגרעיני מנקודת מבט האנרגיה. באופן שכדי להיות משתלם מבחינה כלכלית, מספר המיזוגים חייב להיות כל כך גבוה שהאנרגיה שנוצרת גבוהה מזו שהושקעה בייצור שלה.

השמש, אם כי יש לה טמפרטורה נמוכה פי 10 מזו הדרושה להפקת היתוך גרעיני, בהתחשב במאסה העצום, אך מאפשרת לה להגביר את הלחץ אליו נתונים הגרעינים ומתרחשת היתוך. על ידי כליאת כוח המשיכה. אי אפשר ליצור מחדש את הלחץ הזה על הפלנטה שלנו, ולכן יש להגיע לטמפרטורות אלה.

מצד שני, כליאת אינרציה איננה משתמשת בשדה מגנטי כדי למנוע מהפלזמה לגעת בדפנות הכור, אלא מציעה להשתמש בדלק בכדי להביא לחלק קטן של דאוטריום וטריטיום להתפוצץ. לפיכך, כל החומר מתעבה בצורה אלימה ומביא לאיחוד גרעיני הדאוטריום והטריטיום.

מתי זה יהיה משתלם מסחרית?

כדי שתהליך זה של השגת אנרגיה יהיה בר קיימא מסחרית, יש עדיין לפחות שלושה עשורים של מחקר ובדיקה. שמירה על קצב המחקר וההשקעה הנוכחי בנושא, יתכן שהטכניקה שבה היא הופכת לבסוף למסחרית היא עם כליאה מגנטית.

אם ברצוננו לייצר אנרגיה מהיתוך גרעיני עד אמצע המאה הזו, אנו זקוקים למדענים שיהיו בידיהם החומר והמשאבים הדרושים לביצוע כל המחקר הרלוונטי. אם זה לא המקרה, יהיו לנו רק מעבדות מלאות מדענים מבודרות וללא התקדמות.