Kernefusionsreaktor. Drift af kernefusionsreaktoren

Kernefusionsreaktioner er dem, der finder sted inde i stjerner, som vores. sol, hvor to mindre atomkerner forenes for at give anledning til en større, mere atomkerne. stabil. Nedenfor har vi en mekanisme til denne type reaktion, der forekommer i solen mellem hydrogener, der giver anledning til helium:

Mulig brintfusionsreaktion, der finder sted på Solen

Men det vigtigste aspekt af denne type nuklear reaktion er mængden af ​​frigivet energi. For at få en idé, sammensmeltningen af ​​kun 2. 10^-9% af deuterium (brint med en neutron og en proton i kernen)det ville give en mængde energi, der ville være nok til at opretholde hele verdens energibehov i et år!

Derfor drømmer mange forskere om at kunne udnytte den energi, der frigives i fusionsreaktioner. De reaktorer, der i øjeblikket anvendes i atomkraftværker, er nuklear fission, som er antifusionsprocessen, og som producerer en mindre mængde energi.

Ukontrolleret fusion er allerede blevet brugt i brintbombe eller termonuklear, i 1952, lanceret af USA på en atoll i Stillehavet. Denne bombe blev kaldt "Mike" og havde 700 gange kraften i Hiroshima-bomben.

Ud over den store mængde frigivet energi, andre fordele at bruge kernefusion til at generere energi er det materialerne anvendt i disse reaktioner er let tilgængelige., for deuterium findes i vandmolekyler, tritium (hydrogenisotop, der har en proton og to neutroner i kernen) kan fås fra lithium, og lithium er et naturligt forekommende metal.

En anden faktor er, at i modsætning til nuklear fission, fusionsprodukterne er ikke radioaktive og betragtes derfor som en ”ren” type energi, der ikke forårsager ændringer i miljøet.

Men for at blive brugt til at generere energi, skal det være en kontrolleret reaktion, og til det er der stadig nogle hindringer:

• For at fusionen skal være effektiv, er der brug for høje temperaturer, som i solen, der har regioner med temperaturer i størrelsesordenen 100 millioner grader Celsius! Denne store mængde energi er nødvendig for at overvinde frastødningskraften som følge af de positive ladninger af kernerne, der vil forene sig.

  Stop ikke nu... Der er mere efter reklamen;)

I øjeblikket opnås dette gennem den energi, der frigives i den kontrollerede fissionsreaktion af en atombombe, der fungerer som en udløser for den nukleare fusionsreaktion.

• Et andet problem, der opstår, er: hvordan man arbejder kontrolleret med materialer i tusinder af grader Celsius? Hvilke materialer kunne bruges til at bygge reaktoren, der kunne modstå så høje temperaturer?

• Der er også behov for en hurtig strøm af energi frigivet i fusionsreaktionen.

Forskning på dette område har ført til en kaldet type reaktor Tokamak, som kun bruges i dag til forskning. Den mest berømte er den i Princeton, USA, der arbejder ved en temperatur på 100 millioner grader Celsius. Nedenfor er Tokamak COMPASS på IPP præsenteret i Prag, Tjekkiet, i ugen Videnskab og teknologi organiseret af Videnskabsakademiet i Tjekkiet den 2. november, 2012:

Tokamak COMPASS på IPP præsenteret i Prag^[2]

I disse reaktorer produceres et ekstremt stærkt magnetfelt. Deuterium- og tritiumgasser injiceres og opvarmes til tusinder af grader Celsius for at reagere. Da der er passage af elektrisk strøm og dannelsen af ​​stærke magnetfelter, dannes et plasma, som er i et rør inde i reaktoren, der ikke kommer i kontakt med dets vægge.

Ovenstående stempel, trykt i Sovjetunionen, viser en tokamak termonuklear fusionsenhed omkring 1987^[3]

Men til dato er der endnu ikke opdaget et middel til at opnå nyttig energi fra en sådan reaktor. energien brugt til at aktivere magnetfeltet, hvor plasmaet er begrænset, er stadig større end den energi, der opnås fra fusionen inde i reaktoren.

_{* Billedkreditter:}

_{[1] Forfatter: Mike Garrett/Wikimedia Commons
[2] Nataliya Time/ Shutterstock.com
[3] Jim Pruitt/Shutterstock.com}

Af Jennifer Fogaça
Uddannet i kemi

Vil du henvise til denne tekst i et skole- eller akademisk arbejde? Se:

FOGAÇA, Jennifer Rocha Vargas. "Nuclear Fusion Reactor"; Brasilien skole. Tilgængelig i: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/reator-fusao-nuclear.htm. Adgang til 27. juni 2021.