Reakcije nuklearne fuzije su one koje se odvijaju unutar zvijezda, poput naše. sunca, u kojem se dvije manje atomske jezgre ujedinjuju da bi nastale veća, atomska jezgra. stabilan. Ispod imamo mehanizam za ovu vrstu reakcije koja se događa na Suncu, između vodika, što daje helij:
Moguća reakcija fuzije vodika koja se odvija na Suncu
Ali najvažniji aspekt ove vrste nuklearne reakcije je količina oslobođene energije. Da biste dobili ideju, fuzija samo 2. 10-9% deuterija (vodik s neutronom i protonom u jezgri)osigurao bi količinu energije koja bi bila dovoljna da održi cjelokupnu svjetsku potražnju za energijom godinu dana!
Zato je san mnogih znanstvenika da mogu iskoristiti energiju koja se oslobađa u fuzijskim reakcijama. Reaktori koji se trenutno koriste u nuklearnim elektranama su nuklearna fisija, koja je postupak protiv fuzije i koja proizvodi manju količinu energije.
Nekontrolirana fuzija već je korištena u hidrogenska bomba ili termonuklearni, godine 1952., koju su Sjedinjene Države pokrenule na atolu na Tihom oceanu. Ova bomba nazvana je "Mike" i imala je 700 puta veću snagu od bombe u Hirošimi.
Pored velike količine oslobođene energije, drugi koristi korištenja nuklearne fuzije za proizvodnju energije su to materijali korišteni u tim reakcijama su lako dostupni., jer se deuterij nalazi u molekulama vode, tritij (izotop vodika koji ima proton i dva neutrona u jezgri) mogu se dobiti iz litija, a litij je prirodni metal.
Drugi je čimbenik da, za razliku od nuklearne fisije, fuzijski proizvodi nisu radioaktivni i stoga se smatraju "čistom" vrstom energije koja ne uzrokuje promjene u okolišu.
Ali da bi se koristila za stvaranje energije, to mora biti kontrolirana reakcija, a za to još uvijek postoji zapreke:
Da bi fuzija bila učinkovita, potrebne su visoke temperature, kao što se događa na Suncu, koje ima područja s temperaturama od oko 100 milijuna Celzijevih stupnjeva! Ova velika količina energije potrebna je za prevladavanje sile odbijanja koja proizlazi iz pozitivnih naboja jezgara koje će se ujediniti.
Trenutno se to postiže energijom koja se oslobađa u kontroliranoj reakciji cijepanja atomske bombe, koja služi kao okidač za reakciju nuklearne fuzije.
Drugi problem koji se pojavljuje je: kako kontrolirano raditi s materijalima na tisućama Celzijevih stupnjeva? Koji bi se materijali mogli koristiti za izgradnju reaktora koji bi mogao podnijeti tako visoke temperature?
Također postoji potreba za brzim protokom energije koja se oslobađa u reakciji fuzije.
Istraživanja na ovom području dovela su do vrste reaktora tzv Tokamak, koja se danas koristi samo za istraživanje. Najpoznatija je ona u američkom Princetonu koja djeluje na temperaturi od 100 milijuna Celzijevih stupnjeva. Ispod je Tokamak COMPASS na IPP-u predstavljenom u Pragu, Češka, tijekom Tjedna Znanost i tehnologija u organizaciji Akademije znanosti Češke Republike 2. studenog, 2012:
Tokamak COMPASS na IPP-u predstavljen u Pragu[2]
U tim reaktorima nastaje izuzetno jako magnetsko polje. Deuterij i tritij se ubrizgavaju i zagrijavaju na tisuće Celzijevih stupnjeva kako bi reagirali. Budući da dolazi do prolaska električne struje i stvaranja jakih magnetskih polja, stvara se plazma koja se nalazi u cijevi unutar reaktora i ne dolazi u kontakt s njegovim stijenkama.
Gornja marka, tiskana u SSSR-u, prikazuje uređaj za termonuklearnu fuziju tokamaka oko 1987[3]
Međutim, do danas još nije otkriveno sredstvo za dobivanje korisne energije iz takvog reaktora. energija potrošena za aktiviranje magnetskog polja u kojem je plazma ograničena još je uvijek veća od energije dobivene fuzijom unutar reaktora.
* Zasluge za slike:
[1] Autor: Mike Garrett/Wikimedia Commons
[2] Sat Natalije/ Shutterstock.com
[3] Jim Pruitt/Shutterstock.com
Napisala Jennifer Fogaça
Diplomirao kemiju
Izvor: Brazil škola - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/reator-fusao-nuclear.htm