Ydinfuusioreaktiot tapahtuvat tähtien sisällä, kuten meidän. aurinko, jossa kaksi pienempää atomituumaa yhdistyvät synnyttääkseen suuremman, atomisemman ytimen. vakaa. Alla on mekanismi tämän tyyppiselle reaktiolle, joka tapahtuu auringossa, vetyjen välillä, mikä aiheuttaa heliumia:
Mahdollinen vedyn fuusioreaktio, joka tapahtuu auringossa
Mutta tämän tyyppisen ydinreaktion tärkein näkökohta on vapautunut energiamäärä. Saadaksesi idean, vain 2: n fuusio. 10-9% deuteriumista (vety neutronin ja protonin kanssa ytimessä)tuottaisi energiamäärän, joka riittäisi kattamaan koko maailman energiantarpeen vuodeksi!
Siksi monien tutkijoiden unelma on pystyä hyödyntämään fuusioreaktioissa vapautuva energia. Ydinvoimalaitoksissa tällä hetkellä käytettävät reaktorit ovat ydinfissio, joka on fuusion vastainen prosessi ja tuottaa vähemmän energiaa.
Hallitsematonta fuusiota on jo käytetty vuonna vetypommi tai lämpöydin, vuonna 1952, jonka Yhdysvallat käynnisti atollilla Tyynellämerellä. Tämä pommi oli nimeltään "Mike" ja sillä oli 700 kertaa Hiroshiman pommin teho.
Vapautuneen suuren energiamäärän lisäksi muut edut ydinfuusion käytöstä energian tuottamiseksi ovat näissä reaktioissa käytetyt materiaalit ovat helposti saatavissa., deuteriumia löytyy vesimolekyyleistä, tritiumista (vetyisotoopista, jossa on protonia ja kaksi neutronia ytimessä) voidaan saada litiumista, ja litium on luonnossa esiintyvä metalli.
Toinen tekijä on, että toisin kuin ydinfissio, fuusiotuotteet eivät ole radioaktiivisia, ja siksi niitä pidetään "puhtaana" energiamuotona, joka ei aiheuta muutoksia ympäristössä.
Mutta jotta sitä voidaan käyttää energian tuottamiseen, sen on oltava hallittu reaktio, ja sitä varten niitä on vielä esteitä:
Jotta fuusio olisi tehokas, tarvitaan korkeita lämpötiloja, kuten tapahtuu auringossa, jonka alueet ovat lämpötilaltaan 100 miljoonaa celsiusastetta! Tätä suurta energiamäärää tarvitaan yhdistävien ytimien positiivisista varauksista johtuvan hylkimisvoiman voittamiseksi.
Tällä hetkellä tämä saavutetaan atomipommin kontrolloidussa fissioreaktiossa vapautuneen energian avulla, joka toimii ydinfuusioreaktion laukaisijana.
Toinen esiin tuleva ongelma on: kuinka työskennellä hallitusti tuhansien celsiusasteiden materiaalien kanssa? Mitä materiaaleja voitaisiin käyttää reaktorin rakentamiseen, joka kestää niin korkeita lämpötiloja?
Fuusioreaktiossa vapautuu myös nopea virta.
Tämän alan tutkimus on johtanut nimeltään reaktorityyppiin Tokamak, jota käytetään nykyään vain tutkimukseen. Tunnetuin on Princetonissa, Yhdysvalloissa, joka toimii 100 miljoonan celsiusasteen lämpötilassa. Alla on Tokamak COMPASS IPP: ssä, joka esiteltiin Prahassa Tšekin tasavallassa Tšekin tasavallan tiedeakatemian järjestämä tiede ja tekniikka 2. marraskuuta 2012:
Tokamak COMPASS IPP: ssä Prahassa[2]
Näissä reaktoreissa syntyy erittäin voimakas magneettikenttä. Deuterium- ja tritiumkaasuja injektoidaan ja kuumennetaan reagoimiseen tuhansiin celsiusasteisiin. Koska sähkövirta kulkee ja syntyy voimakkaita magneettikenttiä, muodostuu plasma, joka on reaktorin sisällä olevassa putkessa, joka ei ole kosketuksessa sen seinämien kanssa.
Yllä oleva leima, painettu Neuvostoliitossa, osoittaa tokamakin lämpöydinfuusiolaitteen noin vuonna 1987[3]
Tähän mennessä ei kuitenkaan ole vielä löydetty keinoja hyödyllisen energian saamiseksi tällaisesta reaktorista. magneettikentän aktivoimiseen käytetty energia, jossa plasma on suljettu, on edelleen suurempi kuin reaktorin sisällä tapahtuvasta fuusiosta saatu energia.
* Kuvahyvitykset:
[1] Kirjoittaja: Mike Garrett/Wikimedia Commons
[2] Nataliyan tunti/ Shutterstock.com
[3] Jim Pruitt/Shutterstock.com
Kirjailija: Jennifer Fogaça
Valmistunut kemian alalta
Lähde: Brasilian koulu - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/reator-fusao-nuclear.htm