Οι αντιδράσεις πυρηνικής σύντηξης είναι αυτές που συμβαίνουν μέσα σε αστέρια, όπως τα δικά μας. ήλιο, στον οποίο δύο μικρότεροι ατομικοί πυρήνες ενώνονται για να δημιουργήσουν έναν μεγαλύτερο, πιο ατομικό πυρήνα. σταθερός. Παρακάτω έχουμε έναν μηχανισμό για αυτόν τον τύπο αντίδρασης που εμφανίζεται στον Ήλιο, μεταξύ των υδρογόνων, προκαλώντας ήλιο:
Πιθανή αντίδραση σύντηξης υδρογόνου που λαμβάνει χώρα στον Ήλιο
Αλλά η πιο σημαντική πτυχή αυτού του τύπου πυρηνικής αντίδρασης είναι η ποσότητα ενέργειας που απελευθερώνεται. Για να πάρετε μια ιδέα, η σύντηξη μόνο 2. 10-9% δευτερίου (υδρογόνο με νετρόνιο και πρωτόνιο στον πυρήνα)θα παρείχε μια ποσότητα ενέργειας που θα ήταν αρκετή για να διατηρήσει τη ζήτηση ενέργειας ολόκληρου του κόσμου για ένα χρόνο!
Γι 'αυτό το όνειρο πολλών επιστημόνων είναι να είναι σε θέση να αξιοποιήσει την ενέργεια που απελευθερώνεται σε αντιδράσεις σύντηξης. Οι αντιδραστήρες που χρησιμοποιούνται σήμερα σε πυρηνικούς σταθμούς παραγωγής ενέργειας είναι η πυρηνική σχάση, η οποία είναι η διαδικασία κατά της σύντηξης και η οποία παράγει μικρότερη ποσότητα ενέργειας.
Η ανεξέλεγκτη σύντηξη έχει ήδη χρησιμοποιηθεί στο βόμβα υδρογόνου ή θερμοπυρηνικός, το έτος 1952, που ξεκίνησε από τις Ηνωμένες Πολιτείες σε μια ατόλη στον Ειρηνικό. Αυτή η βόμβα ονομάστηκε «Mike» και είχε 700 φορές τη δύναμη της βόμβας της Χιροσίμα.
Εκτός από τη μεγάλη ποσότητα ενέργειας που απελευθερώνεται, άλλοι οφέλη της χρήσης πυρηνικής σύντηξης για την παραγωγή ενέργειας είναι αυτό τα υλικά που χρησιμοποιούνται σε αυτές τις αντιδράσεις είναι εύκολα προσβάσιμα., για δευτέριο βρίσκεται σε μόρια νερού, τρίτιο (ισότοπο υδρογόνου που έχει ένα πρωτόνιο και δύο νετρόνια στον πυρήνα) μπορούν να ληφθούν από το λίθιο και το λίθιο είναι ένα φυσικό μέταλλο.
Ένας άλλος παράγοντας είναι ότι, σε αντίθεση με την πυρηνική σχάση, Τα προϊόντα σύντηξης δεν είναι ραδιενεργά και ως εκ τούτου θεωρούνται «καθαρός» τύπος ενέργειας που δεν προκαλεί αλλαγές στο περιβάλλον.
Αλλά για να χρησιμοποιηθεί για την παραγωγή ενέργειας, πρέπει να είναι μια ελεγχόμενη αντίδραση και για αυτό υπάρχουν ακόμα μερικές εμπόδια:
-
Για να είναι αποτελεσματική η σύντηξη, απαιτούνται υψηλές θερμοκρασίες, όπως συμβαίνει στον Ήλιο, ο οποίος έχει περιοχές με θερμοκρασίες της τάξης των 100 εκατομμυρίων βαθμών Κελσίου! Αυτή η μεγάλη ποσότητα ενέργειας απαιτείται για να ξεπεραστεί η δύναμη απώθησης που προκύπτει από τα θετικά φορτία των πυρήνων που θα ενωθούν.
Μην σταματάς τώρα... Υπάρχουν περισσότερα μετά τη διαφήμιση.)
Επί του παρόντος, αυτό επιτυγχάνεται μέσω της ενέργειας που απελευθερώνεται στην αντίδραση ελεγχόμενης σχάσης μιας ατομικής βόμβας, η οποία χρησιμεύει ως έναυσμα για την αντίδραση πυρηνικής σύντηξης.
Ένα άλλο πρόβλημα που προκύπτει είναι: πώς να εργαστείτε με ελεγχόμενο τρόπο με υλικά σε χιλιάδες βαθμούς Κελσίου; Ποια υλικά θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για την κατασκευή του αντιδραστήρα που θα αντέχει σε τόσο υψηλές θερμοκρασίες;
Υπάρχει επίσης ανάγκη για ταχεία ροή ενέργειας που απελευθερώνεται στην αντίδραση σύντηξης.
Η έρευνα σε αυτόν τον τομέα οδήγησε σε έναν τύπο αντιδραστήρα που ονομάζεται Τοκαμάκ, που χρησιμοποιείται σήμερα μόνο για έρευνα. Το πιο διάσημο είναι αυτό στο Πρίνστον των Ηνωμένων Πολιτειών, το οποίο λειτουργεί σε θερμοκρασία 100 εκατομμυρίων βαθμών Κελσίου. Παρακάτω είναι το Tokamak COMPASS στο IPP που παρουσιάστηκε στην Πράγα της Τσεχίας, κατά τη διάρκεια της εβδομάδας Επιστήμη και Τεχνολογία που διοργανώθηκε από την Ακαδημία Επιστημών της Τσεχικής Δημοκρατίας στις 2 Νοεμβρίου, 2012:
Το Tokamak COMPASS στο IPP παρουσιάστηκε στην Πράγα[2]
Σε αυτούς τους αντιδραστήρες παράγεται ένα εξαιρετικά ισχυρό μαγνητικό πεδίο. Τα αέρια δευτερίου και τριτίου εγχέονται και θερμαίνονται σε χιλιάδες βαθμούς Κελσίου για αντίδραση. Δεδομένου ότι υπάρχει η διέλευση του ηλεκτρικού ρεύματος και η δημιουργία ισχυρών μαγνητικών πεδίων, σχηματίζεται ένα πλάσμα, το οποίο βρίσκεται σε ένα σωλήνα μέσα στον αντιδραστήρα, που δεν έρχεται σε επαφή με τα τοιχώματά του.
Η παραπάνω σφραγίδα, τυπωμένη στην ΕΣΣΔ, δείχνει μια συσκευή θερμοπυρηνικής σύντηξης tokamak γύρω στο 1987[3]
Ωστόσο, μέχρι σήμερα, δεν έχει ακόμη ανακαλυφθεί ένα μέσο απόκτησης χρήσιμης ενέργειας από έναν τέτοιο αντιδραστήρα. Η ενέργεια που δαπανάται για την ενεργοποίηση του μαγνητικού πεδίου όπου είναι περιορισμένο το πλάσμα είναι ακόμη μεγαλύτερη από την ενέργεια που λαμβάνεται από τη σύντηξη μέσα στον αντιδραστήρα.
* Πιστώσεις εικόνας:
[1] Συγγραφέας: Μάικ Γκάρετ/Wikimedia Commons
[2] Ώρα Ναταλιά/ Shutterstock.com
[3] Τζιμ Προυίτ/Shutterstock.com
Από τη Jennifer Fogaça
Αποφοίτησε στη Χημεία
Θα θέλατε να αναφέρετε αυτό το κείμενο σε σχολείο ή ακαδημαϊκό έργο; Κοίτα:
FOGAÇA, Jennifer Rocha Vargas. "Αντιδραστήρας πυρηνικής σύντηξης"; Σχολείο της Βραζιλίας. Διαθέσιμο σε: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/reator-fusao-nuclear.htm. Πρόσβαση στις 27 Ιουνίου 2021.
Η φυσικη
Οι ταινίες με υπερήρωες προκαλούν περιέργεια για τα θέματα της Επιστήμης, ειδικά για τη Φυσική. Είναι δυνατόν, για παράδειγμα, να συζητηθούν ορισμένες φυσικές έννοιες κατά την ανάλυση των ειδικών ικανοτήτων του Avengers. Ρίξτε μια ματιά σε αυτό το άρθρο για μερικά διασκεδαστικά γεγονότα σχετικά με μερικούς από τους πιο αγαπημένους μας υπερήρωες.
Χημεία
Γνωρίστε ορισμένες πηγές καθαρής ενέργειας, όπως: αιολική, ηλιακή, παλιρροιακή, γεωθερμική, υδραυλική, πυρηνική και βιοκαύσιμα.
