La atominė energija jis turi didelę reikšmę pasaulio energetikos sistemoje. Jis sugeba pagaminti didelį energijos kiekį tuo, kad palieka dalį radioaktyvios atliekos gydyti. Branduolio sintezė Tai vienas didžiausių iššūkių, kuriuos žmonija dar turi išvystyti. Tai didžiulė galimybė, galinti nutraukti energijos ir tiekimo deficito problemas. Visame pasaulyje yra daugybė mokslininkų, kurie vadovauja puikiems jo tyrimams.
Šiame straipsnyje mes jums pasakysime, kas yra branduolio sintezė ir kokius privalumus ir galimybes ji suteiktų žmonijai, jei pavyktų tapti komercine. Ar norite apie tai sužinoti daugiau? Jūs tiesiog turite toliau skaityti.
Kas yra branduolio sintezė
Ankstesniame straipsnyje mes tai matėme branduolio dalijimasis Kalbama apie sunkiųjų atomų, tokių kaip plutonis ir uranas, skilimą, norint gauti energijos. Šiuo atveju branduolių sintezė signalizuoja visiškai priešingą procesą. Tai reakcija galintis sujungti du lengvesnius branduolius ir suformuoti sunkesnius.
Sujungus du lengvesnius atomus, kad būtų sunkesnis, išsiskiria energija, nes sunkusis branduolys yra mažesnis nei dviejų branduolių svorio suma atskirai. Pasinaudojus tuo, energija gali būti išleista bet kokio proceso metu. Atsižvelgiant į tai, kad šio proceso energija yra labai koncentruota, tik viename grame medžiagos yra milijonai atomų, taigi, turint nedaug degalų, jis galėtų pagaminti didžiulius energijos kiekius, jei palygintume su dabartiniu kuru.
Priklausomai nuo branduolių, dalyvaujančių šiame branduolio sintezės procese, susidarys daugiau ar mažiau energijos. Lengviausia pasiekti reakciją - jungtis tarp deuterio ir tričio, norint gauti helio. Šios reakcijos metu išsiskirtų 17,6 MeV. Tai praktiškai neišsenkantis energijos šaltinis, nes deutrio galime rasti jūros vandenyje, o tričio galima gauti dėl reakcijos metu išsiskiriančio neutrono.
Kaip vyksta branduolio sintezė?
Nors ši pasaulinė energijos gamyba išspręstų energijos ir taršos problemas, tai padaryti nėra lengva. Jūs tikrai žinote, kad tai veikia, ir žinote, kaip tai padaryti. Tačiau sąlygos, būtinos norint visiškai tiksliai kontroliuoti visus proceso keliamus reikalavimus, dar nėra visiškai žinomos. Turite galvoti, kad ši branduolio sintezė yra procesas, vykstantis didžiausioje mūsų žvaigždėje Saulėje. Todėl tam reikia turėti labai aukštą temperatūrą.
Debesų pavidalo dalelės gali būti naudojamos branduolių sintezės reaktoriuose, kuriuose veikia du šimtai milijonų laipsnių šilumos. Įsivaizduokite tik sekundę tokioje temperatūroje; tai reikštų visišką beveik bet kokio objekto suirimą. Šios temperatūros yra būtinos, jei norime, kad procesas vyktų. Tiesiog susidoroti su šiomis aukštomis temperatūromis mokslininkams jau yra iššūkis, nes nėra medžiagos, kuri galėtų jas atlaikyti nesunaikindama savęs.
Norint palengvinti šią beprotiškos temperatūros situaciją, naudojama plazma. Jos magnetinis uždarymo efektas yra dešimt kartų karštesnis nei Saulės šerdis. Monstriška temperatūra, kuriai šie atomai turi būti veikiami, yra todėl, kad tai yra vienintelis būdas jiems ją suteikti. kinetinė energija būtina jiems įveikti natūralų atstūmimą ir susilieti.
Du branduoliai Jie turi tą patį elektrinį ir teigiamą krūvį, todėl vienas kitą atstumia. Esant tokioms aukštoms temperatūroms, mes galėsime sukurti tokią stiprią kinetinę energiją, kad ji galėtų perduoti gebėjimą prisijungti. Dirbti su šiomis temperatūromis ir kontroliuoti visus veiksnius ir sąlygas, kurios joje įsikiša, yra visiškai sudėtinga.
Mokslinės izoliavimo strategijos
Dėl minėtų priežasčių branduolių sintezę tiriančios mokslinės grupės sukūrė du skirtingus etapus ir strategijas: magnetinį ir inercinį uždarymą.
Magnetinis uždarymas sutelktas į tai, kad magnetinio lauko plazma neleistų atomų branduoliams, kurių temperatūra siekia XNUMX milijonų Celsijaus, liesti reaktoriaus sienas. Tokiu būdu eMes apsaugosime tai, kas naudojama susijungimui įvykti.
Svarbus aspektas, į kurį reikia atsižvelgti, yra tas, kad nors visos dalelės yra veikiamos šios temperatūros, ne visos gali būti sujungtos. Tai yra parametras, kurį mokslininkai nurodė kaip ribojantį branduolių sintezės pelningumą energetiniu požiūriu. Tokiu būdu, kad būtų ekonomiškai perspektyvus, susijungimų skaičius turi būti toks didelis, kad pagaminta energija būtų didesnė nei investuota į jų gamybą.
Nors Saulė turi 10 kartų žemesnę temperatūrą, nei reikalinga branduolių sintezei gaminti, atsižvelgiant į didžiulę jos masę, ji gali padidinti branduolių slėgį ir susilieti gravitaciniu būdu. Šio slėgio negalima atkurti mūsų planetoje, todėl šią temperatūrą reikia pasiekti.
Kita vertus, inerciniame uždaryme nenaudojamas magnetinis laukas, kad plazma nesiliestų su reaktoriaus sienelėmis, greičiau siūloma naudoti kurą, kad būtų įsisavinta nedidelė deuterio ir tričio dalis. Taigi visa medžiaga kondensuojasi smurtiniu būdu ir lemia deuterio ir tričio branduolių susijungimą.
Kada tai bus komerciškai perspektyvu?
Kad šis energijos gavimo procesas būtų visiškai komerciškai perspektyvus, vis dar reikia atlikti mažiausiai tris dešimtmečius tyrimų ir bandymų. Išlaikyti dabartinį mokslinių tyrimų ir investicijų temą, gali būti, kad technika, kuria ji galutinai tampa komercine, yra su magnetiniu uždarymu.
Jei norime, kad iki šio amžiaus vidurio būtų gaminama energija iš branduolių sintezės, mums reikia, kad mokslininkai turėtų reikiamos medžiagos ir išteklių visiems reikalingiems tyrimams atlikti. Jei taip nėra, turėsime tik pilnas laboratorijas mokslininkų, kurie yra linksmi ir be pažangos.