تفاعلات الاندماج النووي هي تلك التي تحدث داخل النجوم ، مثل تفاعلاتنا. الشمس ، حيث تتحد نواتان ذريتان أصغر لتكوين نواة أكبر وأكثر ذرية. مستقر. أدناه لدينا آلية لهذا النوع من التفاعل الذي يحدث في الشمس ، بين الهيدروجين ، مما يؤدي إلى ظهور الهيليوم:
تفاعل محتمل لانصهار الهيدروجين يحدث على الشمس
لكن أهم جانب في هذا النوع من التفاعل النووي هو كمية الطاقة المنبعثة. للحصول على فكرة ، اندماج 2 فقط. 10-9٪ الديوتيريوم (هيدروجين مع نيوترون وبروتون في النواة)سيوفر كمية من الطاقة تكفي للحفاظ على الطلب العالمي على الطاقة لمدة عام!
هذا هو السبب في أن حلم العديد من العلماء هو أن يكونوا قادرين على تسخير الطاقة المنبعثة في تفاعلات الاندماج. المفاعلات المستخدمة حاليًا في محطات الطاقة النووية هي الانشطار النووي ، وهي عملية مضادة للاندماج وتنتج كمية أقل من الطاقة.
تم استخدام الاندماج غير المتحكم فيه بالفعل في قنبلة هيدروجينية أو نووي حراري، في عام 1952 ، أطلقتها الولايات المتحدة في جزيرة مرجانية في المحيط الهادئ. أُطلق على هذه القنبلة اسم "مايك" وكانت قوتها 700 ضعف قوة قنبلة هيروشيما.
بالإضافة إلى كمية كبيرة من الطاقة المنبعثة ، وغيرها
فوائد من استخدام الاندماج النووي لتوليد الطاقة المواد المستخدمة في هذه التفاعلات يمكن الحصول عليها بسهولة., للديوتيريوم يوجد في جزيئات الماء ، التريتيوم (نظير الهيدروجين الذي يحتوي على بروتون واثنين من النيوترونات في النواة) من الليثيوم ، والليثيوم معدن طبيعي.عامل آخر هو أنه ، على عكس الانشطار النووي ، منتجات الاندماج ليست مشعة ، وبالتالي فهي تعتبر نوعًا "نظيفًا" من الطاقة لا يسبب تغيرات في البيئة.
ولكن لاستخدامها في توليد الطاقة ، يجب أن يكون رد فعل متحكم فيه ولهذا لا يزال هناك بعض عوائق:
لكي يكون الاندماج فعالاً ، هناك حاجة إلى درجات حرارة عالية ، كما يحدث في الشمس ، التي تحتوي على مناطق تصل درجات الحرارة فيها إلى 100 مليون درجة مئوية! هذه الكمية الكبيرة من الطاقة ضرورية للتغلب على قوة التنافر الناشئة عن الشحنات الموجبة للنواة التي ستتحد.
حاليًا ، يتم تحقيق ذلك من خلال الطاقة المنبعثة من التفاعل الانشطاري المتحكم فيه لقنبلة ذرية ، والتي تعمل كمحفز لتفاعل الاندماج النووي.
هناك مشكلة أخرى تظهر وهي: كيف تعمل بطريقة مضبوطة مع مواد تصل درجة حرارتها إلى آلاف الدرجات المئوية؟ ما هي المواد التي يمكن استخدامها لبناء مفاعل يتحمل درجات الحرارة المرتفعة؟
هناك أيضًا حاجة إلى التدفق السريع للطاقة المنبعثة في تفاعل الاندماج.
أدى البحث في هذا المجال إلى نوع من المفاعلات يسمى توكاماك, الذي يستخدم اليوم فقط للبحث. أشهرها تلك الموجودة في برينستون بالولايات المتحدة ، والتي تعمل عند درجة حرارة 100 مليون درجة مئوية. يوجد أدناه Tokamak COMPASS في IPP المقدم في براغ ، جمهورية التشيك ، خلال أسبوع نظمت العلوم والتكنولوجيا من قبل أكاديمية العلوم في جمهورية التشيك في 2 نوفمبر ، 2012:
تم تقديم Tokamak COMPASS في IPP في براغ[2]
يتم إنتاج مجال مغناطيسي قوي للغاية في هذه المفاعلات. يتم حقن غازات الديوتيريوم والتريتيوم وتسخينها لآلاف درجات مئوية للتفاعل. نظرًا لوجود مرور للتيار الكهربائي وتوليد مجالات مغناطيسية قوية ، يتم تكوين بلازما موجودة في أنبوب داخل المفاعل ، ولا تتلامس مع جدرانه.
يُظهر الختم أعلاه ، المطبوع في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية ، جهاز اندماج نووي حراري توكاماك حوالي عام 1987[3]
ومع ذلك ، حتى الآن ، لم يتم اكتشاف وسيلة للحصول على طاقة مفيدة من مثل هذا المفاعل. الطاقة المستهلكة لتنشيط المجال المغناطيسي حيث تكون البلازما محصورة لا تزال أكبر من الطاقة التي يتم الحصول عليها من الاندماج داخل المفاعل.
* اعتمادات الصورة:
[1] المؤلف: مايك جاريت/ويكيميديا كومنز
[2] حور ناتاليا/ موقع Shutterstock.com
[3] جيم برويت/موقع Shutterstock.com
بقلم جينيفر فوغاسا
تخرج في الكيمياء
مصدر: مدرسة البرازيل - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/reator-fusao-nuclear.htm
