Tuumasünteesireaktor. Tuumasünteesireaktori töö

Tuumasünteesireaktsioonid toimuvad tähtede sees, näiteks meie oma. päike, kus kaks väiksemat aatomituumat ühinevad, et tekitada suurem, rohkem aatomituum. stabiilne. Allpool on olemas mehhanism sellist tüüpi reaktsiooniks, mis toimub Päikeses vesinike vahel, tekitades heeliumi:

Päikesel toimuv vesiniku sulandumise võimalik reaktsioon

Kuid seda tüüpi tuumareaktsioonide kõige olulisem aspekt on vabanev energia. Idee saamiseks ainult 2 sulandumine. 10^-9% deuteeriumist (vesinik neutroni ja prootoniga tuumas)see annaks energiakoguse, mis oleks piisav kogu aasta energiavajaduse katmiseks aastaks!

Sellepärast on paljude teadlaste unistus osata kasutada termotuumasünteesi reaktsioonides eralduvat energiat. Praegu kasutatakse tuumaelektrijaamades tuumalõhustumist, mis on tuumasünteesivastane protsess ja mis toodab vähem energiat.

Kontrollimatut termotuumasünteesi on juba kasutatud vesinikupomm või termotuumaaastal, mille USA käivitas Vaikse ookeani atollil. See pomm nimetati Mike'iks ja selle võimsus oli 700 korda suurem kui Hiroshima pommil.

Lisaks suurele vabanenud energiahulgale teised kasu tuumasünteesi kasutamisest energia tootmiseks on see nendes reaktsioonides kasutatud materjalid on kergesti kättesaadavad., deuteeriumit leidub veemolekulides, triitium (vesiniku isotoob, millel on prooton ja kaks neutronit tuumas) saab liitiumist ja liitium on looduslikult esinev metall.

Teine tegur on see, et erinevalt tuumalõhustumisest termotuumasünteesiproduktid ei ole radioaktiivsed ja seetõttu peetakse neid puhtaks energialiigiks, mis ei põhjusta keskkonnas muutusi.

Kuid energia tootmiseks peab see olema kontrollitud reaktsioon ja selleks on neid veel takistusi:

• Et termotuumasüntees oleks efektiivne, on vaja kõrgeid temperatuure, nagu Päikesel, mille piirkonnad on vahemikus 100 miljonit kraadi Celsiuse järgi! Seda suurt hulka energiat on vaja ühinevate tuumade positiivsetest laengutest tuleneva tõukejõu ületamiseks.

  Ärge lõpetage kohe... Peale reklaami on veel;)

Praegu saavutatakse see aatomipommi juhitud lõhustumisreaktsioonis eralduva energia abil, mis toimib tuumasünteesireaktsiooni käivitamisena.

• Teine tekkiv probleem on: kuidas töötada kontrollitult tuhandetes Celsiuse kraadides materjalidega? Milliseid materjale saaks kasutada reaktori ehitamiseks, mis taluks nii kõrgeid temperatuure?

• Samuti on vaja termotuumasünteesi reaktsioonis eralduva energia kiiret voolu.

Uuringud selles valdkonnas on viinud reaktori tüübini Tokamak, mida kasutatakse tänapäeval ainult uurimistööks. Kõige kuulsam on Ameerika Ühendriikides Princetonis asuv, mis töötab 100 miljoni kraadi juures. Allpool on Tokamaki COMPASS IPP - l, mida esitletakse Tšehhi Vabariigis Prahas Tšehhi Teaduste Akadeemia korraldatud teadus ja tehnoloogia 2. novembril 2012:

Tokamak COMPASS IPP-l Prahas^[2]

Nendes reaktorites tekib ülitugev magnetväli. Deuteerium- ja triitiumi gaasid süstitakse ja reageerimiseks kuumutatakse tuhandetesse Celsiuse kraadidesse. Kuna toimub elektrivool ja tugevate magnetväljade teke, tekib plasma, mis asub reaktori sees olevas torus ja ei puutu kokku selle seintega.

Ülaltoodud NSV Liidus trükitud tempel näitab termotuuma termotuumasünteesiseadet umbes 1987. aastal^[3]

Kuid siiani ei ole veel leitud sellist reaktorit kasuliku energia saamiseks. energia, mis kulub magnetvälja aktiveerimiseks, kui plasma on piiratud, on ikkagi suurem kui reaktorisisesel sulandumisel saadud energia.

_{* Pildikrediidid:}

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

Autor Jennifer Fogaça
Lõpetanud keemia

Kas soovite sellele tekstile viidata koolis või akadeemilises töös? Vaata:

FOGAÇA, Jennifer Rocha Vargas. "Tuumasünteesireaktor"; Brasiilia kool. Saadaval: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/reator-fusao-nuclear.htm. Juurdepääs 27. juunil 2021.