La nucleaire energie het heeft een grote relevantie in het wereldenergiesysteem. Het is in staat om een grote hoeveelheid energie op te wekken ten koste van wat er overblijft nucleair afval behandeld worden. Kernfusie Het is een van de grootste uitdagingen die de mensheid nog moet ontwikkelen. Dit is een enorme kans die een einde zou kunnen maken aan de problemen van energie- en leveringstekorten. Over de hele wereld zijn er talloze wetenschappers die er geweldig onderzoek naar leiden.
In dit artikel gaan we je vertellen wat kernfusie is en wat de voordelen en kansen zijn die het de mensheid zou brengen als het commercieel zou worden. Wil je er meer over weten? Je moet gewoon blijven lezen.
Dat is kernfusie
In een vorig artikel hebben we dat gezien kernsplijting Het ging over het breken van zware atomen zoals plutonium en uranium om energie te verkrijgen. In dit geval signaleert kernfusie een totaal tegenovergesteld proces. Het is een reactie in staat om twee lichtere kernen samen te voegen om een zwaardere te vormen.
Door twee lichtere atomen samen te voegen tot een zwaardere, komt er energie vrij, aangezien de zware kern kleiner is dan de som van het gewicht van de twee atomen afzonderlijk. Door hiervan te profiteren, kan energie voor alles vrijkomen in het proces. Rekening houdend met het feit dat de energie van dit proces erg geconcentreerd is, zijn er in slechts één gram materie miljoenen atomen aanwezig, dus met weinig brandstof zou het enorme hoeveelheden energie kunnen genereren als we het vergelijken met huidige brandstoffen.
Afhankelijk van de kernen die deelnemen aan dit kernfusieproces, wordt er meer of minder energie opgewekt. De gemakkelijkste reactie om te bereiken is de vereniging tussen deuterium en tritium om helium te krijgen. Bij deze reactie zou 17,6 MeV vrijkomen. Het is een praktisch onuitputtelijke energiebron omdat we deuterium in zeewater kunnen vinden en tritium kan worden verkregen dankzij het neutron dat bij de reactie vrijkomt.
Hoe wordt kernfusie gedaan?
Hoewel deze wereldwijde energieproductie energie- en vervuilingsproblemen zou oplossen, is dat niet eenvoudig. Je weet zeker dat het werkt en je weet hoe je het moet doen. De voorwaarden die nodig zijn om alle eisen die het proces stelt met absolute precisie te kunnen beheersen, zijn echter nog niet volledig bekend. Je moet bedenken dat deze kernfusie een proces is dat plaatsvindt in onze grootste ster, de zon. Daarom, je moet zeer hoge temperaturen krijgen om het uit te voeren.
Deeltjes in de vorm van wolken kunnen worden gebruikt in kernfusiereactoren, die worden blootgesteld aan tweehonderd miljoen graden hitte. Stel je voor een seconde bij die temperaturen; het zou de totale desintegratie van bijna elk object betekenen. Deze temperaturen zijn nodig als we willen dat het proces plaatsvindt. Alleen al het omgaan met deze hoge temperaturen is al een uitdaging voor wetenschappers, aangezien er geen materiaal is dat ze kan weerstaan zonder zichzelf te vernietigen.
Om deze situatie van gekke temperaturen te verlichten, wordt plasma gebruikt. Het magnetische opsluitingseffect is tien keer heter dan de kern van de zon. De monsterlijke temperatuur waaraan deze atomen moeten worden blootgesteld, is omdat dit de enige manier is om het te geven. kinetische energie noodzakelijk voor hen om hun natuurlijke afstoting te overwinnen en samen te smelten.
De twee kernen Ze hebben dezelfde elektrische en positieve lading, daarom stoten ze elkaar af. Met zulke hoge temperaturen zullen we in staat zijn om zo'n sterke kinetische energie op te wekken dat het het vermogen om te binden kan overdragen. Werken met deze temperaturen en het beheersen van alle factoren en omstandigheden die erin tussenkomen, is iets totaal ingewikkelds.
Wetenschappelijke inperkingsstrategieën
Om de bovenstaande redenen hebben wetenschappelijke groepen die kernfusie onderzoeken twee verschillende stadia en strategieën ontworpen: magnetische opsluiting en traagheidsopsluiting.
Magnetische opsluiting is degene die zich richt op het maken van het plasma in een magnetisch veld om te voorkomen dat de atoomkernen van XNUMX miljoen graden Celsius de wanden van de reactor raken. Op deze manier b.v.We beschermen wat wordt gebruikt om de fusie te laten plaatsvinden.
Een belangrijk aspect om rekening mee te houden is dat, hoewel alle deeltjes aan deze temperaturen worden blootgesteld, niet alle het hechtingsproces kunnen ondergaan. Dit is een parameter waarop wetenschappers wijzen als een beperking van de winstgevendheid van kernfusie vanuit energetisch oogpunt. Zodanig dat, om economisch levensvatbaar te zijn, het aantal fusies zo hoog moet zijn dat er meer energie wordt opgewekt dan er in de productie wordt geïnvesteerd.
Hoewel de zon een temperatuur heeft die 10 keer lager is dan de temperatuur die nodig is om kernfusie te produceren, kan de zon, gezien zijn enorme massa, de druk verhogen waaraan de kernen worden blootgesteld en vindt kernfusie plaats. door opsluiting door zwaartekracht. Die druk kan op onze planeet niet opnieuw worden gecreëerd, dus deze temperaturen moeten worden bereikt.
Aan de andere kant gebruikt inertiële opsluiting geen magnetisch veld om te voorkomen dat het plasma de reactorwanden raakt, maar stelt eerder het gebruik van een brandstof voor om een klein deel van deuterium en tritium te laten imploderen. Al het materiaal condenseert dus op een gewelddadige manier en resulteert in de vereniging van de kernen van deuterium en tritium.
Wanneer is het commercieel levensvatbaar?
Om dit proces van het verkrijgen van energie volledig commercieel levensvatbaar te maken, is er nog minimaal drie decennia van onderzoek en testen nodig. Handhaving van het huidige tempo van onderzoek en investeringen op dit gebied, het is mogelijk dat de techniek waarmee het uiteindelijk commercieel wordt gemaakt, magnetische opsluiting is.
Als we halverwege deze eeuw energieproductie willen hebben uit kernfusie, hebben we wetenschappers nodig die over het nodige materiaal en de nodige middelen beschikken om al het relevante onderzoek uit te voeren. Als dit niet het geval is, zullen we alleen laboratoria hebben vol met wetenschappers die vermaakt worden en zonder vooruitgang.