La nükleer enerji dünya enerji sistemi ile büyük bir ilgisi vardır. Bazılarını bırakma pahasına büyük miktarda enerji üretebilir. nükleer atık tedavi edilecek. Nükleer füzyon İnsanlığın henüz geliştiremediği en büyük zorluklardan biridir. Bu, enerji ve arz açığı sorunlarını sona erdirebilecek muazzam bir fırsattır. Dünyanın dört bir yanında, bu konuda büyük araştırmalara liderlik eden çok sayıda bilim adamı var.
Bu yazıda size nükleer füzyonun ne olduğunu ve ticari olmayı başarırsa insanlığa getireceği avantaj ve fırsatların neler olduğunu anlatacağız. Onun hakkında daha fazla bilgi edinmek ister misin? Sadece okumaya devam etmelisin.
Nükleer füzyon hangisi
Önceki bir makalede bunu gördük nükleer fisyon Enerji elde etmek için plütonyum ve uranyum gibi ağır atomları kırmakla ilgiliydi. Bu durumda nükleer füzyon, tamamen zıt bir sürece işaret eder. Bu bir tepki daha ağır olanı oluşturmak için daha hafif iki çekirdeği birleştirebilir.
Daha ağır olanı yapmak için iki hafif atomu birleştirerek, ağır çekirdek, iki çekirdeğin ayrı ayrı ağırlıklarının toplamından daha az olduğu için enerji açığa çıkar. Bundan yararlanarak, süreçte herhangi bir şey için enerji serbest bırakılabilir. Bu işlemin enerjisinin çok yoğun olduğunu hesaba katarsak, sadece bir gram maddede milyonlarca atom var, bu yüzden az yakıtla mevcut yakıtlarla karşılaştırırsak çok büyük miktarda enerji üretebilir.
Bu nükleer füzyon sürecine katılan çekirdeklere bağlı olarak, az ya da çok miktarda enerji üretilecektir. Elde edilmesi en kolay tepki, döteryum ve trityum arasındaki helyum elde etmek için birleşmektir. Bu reaksiyonda 17,6 MeV serbest bırakılacak. Deniz suyunda döteryum bulabildiğimiz ve reaksiyonda açığa çıkan nötron sayesinde trityum elde edilebildiği için pratikte tükenmez bir enerji kaynağıdır.
Nükleer füzyon nasıl yapılır?
Bu küresel enerji üretimi, enerji ve kirlilik sorunlarını çözecek olsa da, bunu yapmak kolay değildir. İşe yaradığından eminsin ve nasıl yapılacağını biliyorsun. Ancak, prosesin tüm taleplerini mutlak bir hassasiyetle kontrol edebilmek için gerekli koşullar henüz tam olarak bilinmemektedir. Bu nükleer füzyonun en büyük yıldızımız Güneş'te gerçekleşen bir süreç olduğunu düşünmelisiniz. Bu nedenle, bunu gerçekleştirmek için çok yüksek sıcaklıklar almanız gerekir.
Bulut şeklindeki parçacıklar, iki yüz milyon derece ısıya maruz kalan nükleer füzyon reaktörlerinde kullanılabilir. Bu sıcaklıklarda sadece bir saniye düşünün; neredeyse her nesnenin tamamen parçalanması anlamına gelir. İşlemin gerçekleşmesini istiyorsak bu sıcaklıklar gereklidir. Kendini yok etmeden bunlara dayanabilecek hiçbir malzeme olmadığından, bu yüksek sıcaklıklarla uğraşmak bile bilim adamları için zaten bir zorluktur.
Bu çılgın sıcaklık durumunu hafifletmek için plazma kullanılır. Manyetik hapsedilme etkisi, Güneş'in çekirdeğinden on kat daha sıcaktır. Bu atomların maruz kalması gereken korkunç sıcaklık, onlara vermenin tek yoludur. kinetik enerji doğal tiksintilerinin üstesinden gelmeleri ve birleşmeleri için gereklidir.
İki çekirdek Aynı elektriksel ve pozitif yüke sahipler, bu nedenle birbirlerini iterler. Bu kadar yüksek sıcaklıklarla, bağlanma yeteneğini aktarabilecek kadar güçlü kinetik enerji üretebileceğiz. Bu sıcaklıklarla çalışmak ve buna müdahale eden tüm faktörleri ve koşulları kontrol etmek tamamen karmaşık bir şeydir.
Bilimsel çevreleme stratejileri
Yukarıdaki nedenlerden dolayı, nükleer füzyonu araştıran bilimsel gruplar iki farklı aşama ve strateji tasarladı: manyetik hapsetme ve eylemsizlik hapsi.
Manyetik hapsetme, plazmayı bir manyetik alan içinde yapmaya odaklanan, XNUMX milyon santigrat derece olan atomların çekirdeklerinin reaktörün duvarlarına temas etmesini engelleyen şeydir. Bu şekilde, eBirleşmenin gerçekleşmesi için kullanılanı koruyacağız.
Dikkate alınması gereken önemli bir husus, tüm partiküllerin bu sıcaklıklara maruz kalmasına rağmen, hepsinin bağlanma sürecinden geçemeyeceğidir. Bu, bilim adamları tarafından nükleer füzyonun karlılığını enerji açısından sınırlayan bir parametredir. Öyle ki, ekonomik olarak uygulanabilir olması için, birleşme sayısının o kadar yüksek olması gerekir ki, üretilen enerji, üretimine yatırılan enerjiden daha fazladır.
Güneş, muazzam kütlesi göz önüne alındığında, nükleer füzyon üretmek için gerekenden 10 kat daha düşük bir sıcaklığa sahip olmasına rağmen, çekirdeklerin maruz kaldığı ve füzyonun meydana geldiği basıncı artırmasına izin verir. yerçekimi hapsiyle. Gezegenimizde bu baskı yeniden oluşturulamaz, bu nedenle bu sıcaklıklara ulaşılması gerekiyor.
Öte yandan, eylemsizlik hapsi plazmanın reaktör duvarlarına temas etmesini önlemek için manyetik bir alan kullanmaz, bunun yerine döteryumun ve trityumun küçük bir kısmının patlaması için bir yakıtın kullanılmasını önerir. Böylece, tüm materyal şiddetli bir şekilde yoğunlaşır ve döteryum ve trityum çekirdeklerinin birleşmesiyle sonuçlanır.
Ticari olarak ne zaman uygun hale gelecek?
Bu enerji elde etme sürecinin ticari olarak tamamen uygulanabilir olması için, hala en az otuz yıllık araştırma ve testler vardır. Konuyla ilgili güncel araştırma ve yatırım oranını korumak, Nihayet ticarileştirildiği tekniğin manyetik hapsetme ile olması mümkündür.
Bu yüzyılın ortalarına kadar nükleer füzyondan enerji üretimi elde etmek istiyorsak, ilgili tüm araştırmaları yürütmek için gerekli malzeme ve kaynaklara sahip olan bilim insanlarına ihtiyacımız var. Durum böyle değilse, sadece eğlendirilen ve ilerleme kaydedemeyen bilim adamlarıyla dolu laboratuvarlarımız olacak.