La atomenerģija tam ir liela nozīme pasaules enerģētikas sistēmā. Tas spēj radīt lielu enerģijas daudzumu par cenu, kas atstāj daļu radioaktīvie atkritumi jāārstē. Kodolsintēze Tas ir viens no lielākajiem izaicinājumiem, kas cilvēcei vēl ir jāizstrādā. Šī ir milzīga iespēja, kas varētu novērst enerģijas un piegādes deficīta problēmas. Visā pasaulē ir daudz zinātnieku, kas vada lieliskus pētījumus par to.
Šajā rakstā mēs jums pastāstīsim, kas ir kodolsintēze un kādas ir tās priekšrocības un iespējas, ko tā dotu cilvēcei, ja tai izdotos kļūt komerciālai. Vai vēlaties uzzināt vairāk par to? Jums vienkārši jāturpina lasīt.
Kas ir kodolsintēze
Iepriekšējā rakstā mēs to redzējām kodola skaldīšana Tas bija par tādu smagu atomu kā plutonija un urāna sadalīšanu, lai iegūtu enerģiju. Šajā gadījumā kodolsintēze signalizē par pilnīgi pretēju procesu. Tā ir reakcija kas spēj savienot divus vieglākus serdeņus, veidojot smagāku.
Savienojot divus vieglākus atomus, lai izveidotu smagāku, tiek atbrīvota enerģija, jo smagais kodols ir mazāks par abu kodolu svara summu atsevišķi. Izmantojot to, enerģiju var atbrīvot procesā jebko. Ņemot vērā to, ka šī procesa enerģija ir ļoti koncentrēta, tikai vienā gramā vielas atrodas miljoniem atomu, tāpēc ar mazu degvielu tas varētu radīt milzīgu enerģijas daudzumu, ja salīdzinām to ar pašreizējo degvielu.
Atkarībā no kodoliem, kas piedalās šajā kodolsintēzes procesā, tiks radīts lielāks vai mazāks enerģijas daudzums. Visvieglāk ir panākt savienojumu starp deitēriju un tritiju, lai iegūtu hēliju. Šajā reakcijā atbrīvotos 17,6 MeV. Tas ir praktiski neizsmeļams enerģijas avots, jo deitēriju mēs varam atrast jūras ūdenī, un tritiju var iegūt, pateicoties reakcijā izdalītajam neitronam.
Kā notiek kodolsintēze?
Lai gan šī globālā enerģijas ražošana atrisinātu enerģijas un piesārņojuma problēmas, to izdarīt nav viegli. Jūs droši zināt, ka tas darbojas, un jūs zināt, kā to izdarīt. Tomēr apstākļi, kas nepieciešami, lai varētu absolūti precīzi kontrolēt visas procesa prasības, vēl nav pilnībā zināmas. Jums jādomā, ka šī kodolsintēze ir process, kas notiek mūsu lielākajā zvaigznē Saulē. Tāpēc, lai to veiktu, jums ir jāsaņem ļoti augsta temperatūra.
Daļiņas mākoņu veidā var izmantot kodolsintēzes reaktoros, kas ir pakļauti divsimt miljonu grādu siltumam. Iedomājieties tikai sekundi pie šīm temperatūrām; tas nozīmētu gandrīz jebkura objekta pilnīgu sadalīšanos. Šīs temperatūras ir nepieciešamas, ja mēs vēlamies, lai process notiktu. Tikai tikt galā ar šīm augstajām temperatūrām zinātniekiem jau ir izaicinājums, jo nav materiāla, kas tos izturētu, neiznīcinot sevi.
Lai atvieglotu šo trako temperatūru situāciju, tiek izmantota plazma. Tās magnētiskā ierobežojuma efekts ir desmit reizes karstāks nekā Saules kodols. Zvērīgā temperatūra, kurai jāpakļauj šie atomi, ir tāpēc, ka tas ir vienīgais veids, kā viņiem to dot. kinētiskā enerģija nepieciešams, lai viņi varētu pārvarēt dabisko atgrūšanos un saplūst.
Abi kodoli Viņiem ir vienāds elektriskais un pozitīvais lādiņš, tāpēc viņi viens otru atgrūž. Pie tik augstām temperatūrām mēs varēsim radīt tik spēcīgu kinētisko enerģiju, ka tā var nodot saites spēju. Darbs ar šīm temperatūrām un visu faktoru un apstākļu kontrolēšana, kas tajā iejaucas, ir kaut kas pilnīgi sarežģīts.
Zinātniskās ierobežošanas stratēģijas
Iepriekš minēto iemeslu dēļ zinātniskās grupas, kas pēta kodolsintēzi, ir izstrādājušas divus dažādus posmus un stratēģijas: magnētisko un inerciālo ierobežošanu.
Magnētiskā izolācija ir tā, kas koncentrējas uz to, lai plazma magnētiskā lauka iekšienē neļautu atomu kodoliem, kuru temperatūra ir XNUMX miljoni grādu pēc Celsija, pieskarties reaktora sienām. Tādā veidā eMēs aizsargāsim to, kas tiek izmantots apvienošanās veikšanai.
Svarīgs aspekts, kas jāņem vērā, ir tas, ka, kaut arī visas daļiņas ir pakļautas šai temperatūrai, ne visas var notikt savienošanas procesā. Tas ir parametrs, ko zinātnieki norāda kā uz kodolsintēzes rentabilitātes ierobežošanu no enerģijas viedokļa. Tā, lai apvienošanās būtu ekonomiski dzīvotspējīga, tai jābūt tik lielai, ka saražotā enerģija ir lielāka nekā ieguldītā tās ražošanā.
Lai arī Saules temperatūra ir 10 reizes zemāka par kodolsintēzes radīšanai nepieciešamo, ņemot vērā tās milzīgo masu, tā ļauj palielināt spiedienu, kam pakļauti kodoli un notiek kodolsintēze. ar gravitācijas ierobežošanu. Šo spiedienu nevar atjaunot uz mūsu planētas, tāpēc šīs temperatūras ir jāsasniedz.
No otras puses, inerciālajā izolācijā netiek izmantots magnētiskais lauks, lai plazma nepieskartos reaktora sienām, bet drīzāk tiek ierosināts izmantot degvielu, lai iegūtu nelielu daļu deitērija un tritija implantēšanai. Tādējādi viss materiāls kondensējas vardarbīgā veidā, un tā rezultātā savienojas deitērija un tritija kodoli.
Kad tas būs komerciāli dzīvotspējīgs?
Lai šis enerģijas iegūšanas process būtu pilnībā komerciāli dzīvotspējīgs, joprojām ir jāveic vismaz trīs gadu desmiti pētījumu un testu. Uzturot pašreizējo temata pētījumu un ieguldījumu tempu, iespējams, ka tehnika, ar kuru tā beidzot tiek komercializēta, ir ar magnētisku ierobežojumu.
Ja mēs vēlamies, lai līdz šī gadsimta vidum enerģijas ražošana no kodolsintēzes būtu nepieciešama, zinātniekiem ir vajadzīgi materiāli un resursi visu attiecīgo pētījumu veikšanai. Ja tas tā nav, mums būs tikai pilnas laboratorijas ar zinātniekiem, kuri ir izklaidēti un bez progresa.