ความยากลำบากของนิวเคลียร์ฟิวชั่น

La พลังงานนิวเคลียร์ มีความเกี่ยวข้องอย่างมากในระบบพลังงานโลก สามารถสร้างพลังงานจำนวนมากโดยเสียค่าใช้จ่ายบางส่วน กากนิวเคลียร์ ได้รับการรักษา. นิวเคลียร์ฟิวชั่น นับเป็นความท้าทายที่ยิ่งใหญ่ที่สุดอย่างหนึ่งที่มนุษยชาติยังไม่พัฒนา นี่เป็นโอกาสอันยิ่งใหญ่ที่สามารถยุติปัญหาการขาดดุลด้านพลังงานและอุปทาน ทั่วโลกมีนักวิทยาศาสตร์จำนวนมากที่เป็นผู้นำการวิจัยเกี่ยวกับเรื่องนี้

ในบทความนี้เราจะบอกคุณว่านิวเคลียร์ฟิวชั่นคืออะไรและอะไรคือข้อดีและโอกาสที่จะนำมาสู่มนุษยชาติหากสามารถกลายเป็นเชิงพาณิชย์ได้ คุณต้องการทราบข้อมูลเพิ่มเติมหรือไม่? คุณเพียงแค่ต้องอ่านต่อไป

ซึ่งก็คือนิวเคลียร์ฟิวชัน

ในบทความก่อนหน้านี้เราได้เห็นสิ่งนั้น นิวเคลียร์ มันเกี่ยวกับการแตกของอะตอมหนักเช่นพลูโตเนียมและยูเรเนียมเพื่อให้ได้พลังงาน ในกรณีนี้นิวเคลียร์ฟิวชันส่งสัญญาณถึงกระบวนการที่ตรงกันข้ามโดยสิ้นเชิง มันเป็นปฏิกิริยา ความสามารถในการเชื่อมต่อสองคอร์ที่เบากว่าเพื่อสร้างแกนที่หนักกว่า

ด้วยการรวมอะตอมที่เบากว่าสองอะตอมเข้าด้วยกันเพื่อทำให้อะตอมที่หนักกว่านั้นพลังงานจะถูกปลดปล่อยออกมาเนื่องจากนิวเคลียสที่หนักมีค่าน้อยกว่าผลรวมของน้ำหนักของนิวเคลียสทั้งสองแยกกัน การใช้ประโยชน์จากสิ่งนี้พลังงานสามารถถูกปลดปล่อยออกมาในกระบวนการเพื่ออะไรก็ได้ เมื่อพิจารณาว่าพลังงานของกระบวนการนี้มีความเข้มข้นมากในสสารเพียงหนึ่งกรัมมีอะตอมหลายล้านอะตอมดังนั้นด้วยเชื้อเพลิงเพียงเล็กน้อยก็สามารถสร้างพลังงานจำนวนมหาศาลได้หากเราเปรียบเทียบกับเชื้อเพลิงในปัจจุบัน

ขึ้นอยู่กับนิวเคลียสที่เข้าร่วมในกระบวนการนิวเคลียร์ฟิวชันนี้พลังงานจะถูกสร้างขึ้นมากหรือน้อย ปฏิกิริยาที่ง่ายที่สุดที่จะบรรลุคือการรวมตัวกันระหว่างดิวเทอเรียมและไอโซโทปเพื่อให้ได้ฮีเลียม ในปฏิกิริยานี้ 17,6 MeV จะถูกปล่อยออกมา. เป็นแหล่งพลังงานที่ไม่รู้จักเหน็ดเหนื่อยในทางปฏิบัติเนื่องจากเราสามารถหาดิวทีเรียมได้ในน้ำทะเลและสามารถหาไอโซโทปได้เนื่องจากนิวตรอนที่ให้ออกมาในปฏิกิริยา

นิวเคลียร์ฟิวชั่นทำได้อย่างไร?

แม้ว่าการผลิตพลังงานทั่วโลกนี้จะแก้ปัญหาด้านพลังงานและมลพิษได้ แต่การทำเช่นนั้นก็ไม่ใช่เรื่องง่าย คุณรู้แน่นอนว่ามันได้ผลและคุณรู้วิธีทำ อย่างไรก็ตามเงื่อนไขที่จำเป็นเพื่อให้สามารถควบคุมได้ด้วยความแม่นยำแท้จริงความต้องการทั้งหมดที่กระบวนการนี้ยังไม่เป็นที่ทราบแน่ชัด คุณต้องคิดว่านิวเคลียร์ฟิวชันนี้เป็นกระบวนการที่เกิดขึ้นในดาวดวงที่ใหญ่ที่สุดของเรานั่นคือดวงอาทิตย์ดังนั้น คุณต้องได้รับอุณหภูมิที่สูงมากจึงจะทำได้

อนุภาคในรูปของเมฆสามารถใช้ภายในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ฟิวชันซึ่งอยู่ภายใต้ความร้อนสองร้อยล้านองศา ลองนึกภาพวินาทีที่อุณหภูมิเหล่านั้น มันจะหมายถึงการแตกตัวทั้งหมดของวัตถุเกือบทุกชนิด อุณหภูมิเหล่านี้จำเป็นหากเราต้องการให้กระบวนการนี้เกิดขึ้น การรับมือกับอุณหภูมิที่สูงเหล่านี้ถือเป็นความท้าทายสำหรับนักวิทยาศาสตร์อยู่แล้วเนื่องจากไม่มีวัสดุใดที่สามารถต้านทานได้โดยไม่ทำลายตัวเอง

เพื่อบรรเทาสถานการณ์ของอุณหภูมิที่บ้าคลั่งนี้จึงใช้พลาสม่า เอฟเฟกต์การกักขังแม่เหล็กของมันร้อนกว่าแกนกลางของดวงอาทิตย์ถึงสิบเท่าอุณหภูมิมหึมาที่อะตอมเหล่านี้ต้องอยู่ภายใต้นั้นเป็นเพราะมันเป็นวิธีเดียวที่จะให้มันได้ พลังงานจลน์ จำเป็นสำหรับพวกเขาในการเอาชนะแรงขับไล่ตามธรรมชาติและการผสาน

นิวเคลียสทั้งสอง พวกมันมีประจุไฟฟ้าและประจุบวกเท่ากันดังนั้นพวกมันจึงขับไล่ซึ่งกันและกัน ด้วยอุณหภูมิที่สูงเช่นนี้เราจะสามารถสร้างพลังงานจลน์ที่แข็งแกร่งดังกล่าวซึ่งสามารถถ่ายเทความสามารถในการผูกมัดได้ การทำงานกับอุณหภูมิเหล่านี้และการควบคุมปัจจัยและเงื่อนไขทั้งหมดที่เข้ามาแทรกแซงนั้นเป็นสิ่งที่ซับซ้อนโดยสิ้นเชิง

กลยุทธ์การกักกันทางวิทยาศาสตร์

ด้วยเหตุผลข้างต้นกลุ่มวิทยาศาสตร์ที่ตรวจสอบนิวเคลียร์ฟิวชั่นได้ออกแบบขั้นตอนและกลยุทธ์ที่แตกต่างกันสองขั้นตอน: การกักขังแม่เหล็กและการกักขังเฉื่อย

การกักขังแม่เหล็กเป็นสิ่งที่มุ่งเน้นไปที่การทำให้พลาสมาภายในสนามแม่เหล็กป้องกันไม่ให้นิวเคลียสของอะตอมที่มีอุณหภูมิ XNUMX ล้านองศาเซลเซียสสัมผัสกับผนังของเครื่องปฏิกรณ์ ด้วยวิธีนี้จเราจะปกป้องสิ่งที่ใช้สำหรับการควบรวมกิจการที่จะเกิดขึ้น

สิ่งสำคัญที่ต้องคำนึงถึงคือแม้ว่าอนุภาคทั้งหมดจะอยู่ภายใต้อุณหภูมิเหล่านี้ แต่ก็ไม่ใช่ทั้งหมดที่สามารถผ่านกระบวนการเชื่อมได้ นี่เป็นพารามิเตอร์ที่นักวิทยาศาสตร์ชี้ให้เห็นว่าเป็นการจำกัดความสามารถในการทำกำไรของนิวเคลียร์ฟิวชั่นจากมุมมองด้านพลังงาน ในลักษณะที่จะสามารถทำงานได้ในเชิงเศรษฐกิจจำนวนการควบรวมกิจการจะต้องสูงมากจนพลังงานที่ได้มานั้นสูงกว่าที่ลงทุนในการผลิต

ดวงอาทิตย์แม้ว่าจะมีอุณหภูมิต่ำกว่าที่จำเป็นในการผลิตนิวเคลียร์ฟิวชันถึง 10 เท่าด้วยมวลมหาศาล แต่ก็ช่วยให้สามารถเพิ่มความดันที่นิวเคลียสจะตกกระทบและเกิดการหลอมรวมได้ โดยการกักขังแรงโน้มถ่วง ความกดดันนั้นไม่สามารถสร้างขึ้นใหม่บนโลกของเราได้ดังนั้นจึงต้องถึงอุณหภูมิเหล่านี้

ในทางกลับกันการกักขังเฉื่อยไม่ได้ใช้สนามแม่เหล็กเพื่อป้องกันไม่ให้พลาสมาสัมผัสกับผนังของเครื่องปฏิกรณ์ แต่เสนอให้ใช้เชื้อเพลิงเพื่อให้ได้ดิวทีเรียมและไอโซโทปเพียงเล็กน้อยในการระเบิด ดังนั้นวัสดุทั้งหมดจึงควบแน่นอย่างรุนแรงและส่งผลให้เกิดการรวมตัวกันของนิวเคลียสของดิวทีเรียมและไอโซโทป

จะสามารถใช้งานได้ในเชิงพาณิชย์เมื่อใด

เพื่อให้กระบวนการได้รับพลังงานสามารถใช้งานได้จริงในเชิงพาณิชย์ยังคงต้องมีการวิจัยและทดสอบอย่างน้อยสามทศวรรษ การรักษาอัตราปัจจุบันของการวิจัยและการลงทุนในเรื่องนี้ เป็นไปได้ว่าเทคนิคที่ใช้ในเชิงพาณิชย์ในที่สุดคือการกักขังแม่เหล็ก.

หากเราต้องการผลิตพลังงานจากนิวเคลียร์ฟิวชันภายในกลางศตวรรษนี้เราต้องการให้นักวิทยาศาสตร์มีวัสดุและทรัพยากรที่จำเป็นเพื่อดำเนินการวิจัยที่เกี่ยวข้องทั้งหมด หากไม่เป็นเช่นนั้นเราจะมี แต่ห้องปฏิบัติการที่เต็มไปด้วยนักวิทยาศาสตร์ที่สนุกสนานและไม่มีความก้าวหน้า