Reakce jaderné fúze jsou reakce, které probíhají uvnitř hvězd, jako je ta naše. Slunce, ve kterém se spojí dvě menší atomová jádra a vznikne větší a více atomové jádro. stabilní. Níže máme mechanismus pro tento typ reakce, ke které dochází na Slunci, mezi vodíky, což vede k heliu:
Možná reakce fúze vodíku probíhající na Slunci
Ale nejdůležitějším aspektem tohoto typu jaderné reakce je množství uvolněné energie. Chcete-li získat představu, fúze pouze 2. 10-9% deuteria (vodík s neutronem a protonem v jádře)poskytlo by to množství energie, které by stačilo k udržení energetické poptávky celého světa po dobu jednoho roku!
Proto je snem mnoha vědců být schopen využít energii uvolněnou při fúzních reakcích. Reaktory, které se v současné době používají v jaderných elektrárnách, jsou jaderné štěpení, což je proces fúze a který produkuje menší množství energie.
Nekontrolovaná fúze již byla použita v vodíková bomba nebo termonukleární, v roce 1952, zahájený Spojenými státy na atolu v Pacifiku. Tato bomba byla nazvána „Mike“ a měla 700krát větší sílu než hirošimská bomba.
Kromě velkého množství uvolněné energie další výhody využití jaderné fúze k výrobě energie je toto materiály použité při těchto reakcích lze snadno získat., pro deuterium se nachází v molekulách vody, tritium (izotop vodíku, který má proton a dva neutrony v jádře) lze získat z lithia a lithium je přirozeně se vyskytující kov.
Dalším faktorem je, že na rozdíl od jaderného štěpení fúzní produkty nejsou radioaktivní, a proto jsou považovány za „čistý“ typ energie, který nezpůsobuje změny v životním prostředí.
Aby však bylo možné jej použít k výrobě energie, musí to být řízená reakce, a proto stále existují překážky:
Aby byla fúze účinná, jsou nutné vysoké teploty, jako na Slunci, které má oblasti s teplotami řádově 100 milionů stupňů Celsia! Toto velké množství energie je potřeba k překonání odpudivé síly vznikající z kladných nábojů jader, které se spojí.
V současné době je toho dosaženo pomocí energie uvolněné při řízené štěpné reakci atomové bomby, která slouží jako spouštěč reakce jaderné fúze.
Další problém, který vyvstává, je: jak pracovat kontrolovaným způsobem s materiály při tisících stupňů Celsia? Jaké materiály by mohly být použity k výrobě reaktoru, který by vydržel takové vysoké teploty?
Rovněž existuje potřeba rychlého toku energie uvolněné při fúzní reakci.
Výzkum v této oblasti vedl k typu reaktoru zvaného Tokamak, který se dnes používá pouze pro výzkum. Nejznámější je ten v americkém Princetonu, který pracuje při teplotě 100 milionů stupňů Celsia. Níže je uveden Tokamak COMPASS na IPP představený v Praze v České republice během Týdne roku Věda a technika pořádaná Akademií věd České republiky 2. listopadu, 2012:
Tokamak COMPASS na IPP představen v Praze[2]
V těchto reaktorech vzniká extrémně silné magnetické pole. Plyny deuteria a tritia se vstřikují a zahřívají na tisíce stupňů Celsia, aby reagovaly. Protože dochází k průchodu elektrického proudu a vytváření silných magnetických polí, vytváří se plazma, která je v trubici uvnitř reaktoru a nepřichází do styku s jeho stěnami.
Výše uvedená známka vytištěná v SSSR ukazuje zařízení termonukleární fúze tokamaku kolem roku 1987[3]
Doposud však nebyl dosud objeven způsob získávání užitečné energie z takového reaktoru. energie vynaložená na aktivaci magnetického pole, kde je plazma omezena, je stále větší než energie získaná fúzí uvnitř reaktoru.
* Obrázkové kredity:
[1] Autor: Mike Garrett/Wikimedia Commons
[2] Nataliya Hour/ Shutterstock.com
[3] Jim Pruitt/Shutterstock.com
Autor: Jennifer Fogaça
Vystudoval chemii
Zdroj: Brazilská škola - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/reator-fusao-nuclear.htm
