תגובות היתוך גרעיניות הן כאלה שמתרחשות בתוך כוכבים, כמו שלנו. שמש, בה שני גרעיני אטום קטנים יותר מתאחדים כדי להוליד גרעין אטומי גדול יותר. יַצִיב. להלן יש לנו מנגנון לתגובה מסוג זה המתרחש בשמש, בין מימנים, המוליד הליום:
תגובת היתוך מימן אפשרית המתרחשת על השמש
אך ההיבט החשוב ביותר בתגובה גרעינית מסוג זה הוא כמות האנרגיה המשתחררת. כדי לקבל מושג, היתוך של 2 בלבד. 10-9% מדאוטריום (מימן עם נויטרון ופרוטון בגרעין)זה יספק כמות אנרגיה שתספיק כדי לעמוד בכל הביקוש לאנרגיה בעולם למשך שנה!
לכן חלומם של מדענים רבים הוא להיות מסוגל לרתום את האנרגיה המשתחררת בתגובות היתוך. הכורים המשמשים כיום בתחנות כוח גרעיניות הם ביקוע גרעיני, שהוא תהליך נגד היתוך ואשר מייצר כמות קטנה יותר של אנרגיה.
מיזוג לא מבוקר כבר שימש ב פצצת מימן אוֹ תֶרמוֹגַרעִינִי, בשנת 1952, שהושקה על ידי ארצות הברית באטול באוקיאנוס השקט. פצצה זו זכתה לכינוי "מייק" והיה לה פי 700 יותר מכוח פצצת הירושימה.
בנוסף לכמות האנרגיה הגדולה המשתחררת, אחרים יתרונות של שימוש באיחוי גרעיני לייצור אנרגיה הם זה ניתן להשיג בקלות את החומרים המשמשים בתגובות אלה.,
שכן דאוטריום נמצא במולקולות מים, טריטיום (איזוטופ מימן שיש לו פרוטון ושני נויטרונים בגרעין) ניתן להשיג מליתיום, וליתיום הוא מתכת המופיעה באופן טבעי.גורם נוסף הוא שבניגוד לביקוע גרעיני, מוצרי ההיתוך אינם רדיואקטיביים ולכן הם נחשבים לסוג "נקי" של אנרגיה שאינו גורם לשינויים בסביבה.
אבל כדי לשמש לייצור אנרגיה, זו חייבת להיות תגובה מבוקרת ולשם כך יש עדיין כאלה מכשולים:
-
כדי שהמיזוג יהיה יעיל, יש צורך בטמפרטורות גבוהות, כמו בשמש, שיש בה אזורים עם טמפרטורות בסדר גודל של 100 מיליון מעלות צלזיוס! יש צורך בכמות אנרגיה גדולה זו בכדי להתגבר על כוח הדחייה הנובע מהמטענים החיוביים של הגרעינים שיתאחדו.
אל תפסיק עכשיו... יש עוד אחרי הפרסום;)
נכון לעכשיו, הדבר מושג באמצעות האנרגיה המשתחררת בתגובת ביקוע מבוקרת של פצצת אטום, המשמשת טריגר לתגובת היתוך גרעיני.
בעיה נוספת המתעוררת היא: כיצד לעבוד בצורה מבוקרת עם חומרים באלפי מעלות צלזיוס? באילו חומרים ניתן להשתמש כדי לבנות את הכור שיעמוד בטמפרטורות כה גבוהות?
יש צורך גם בזרימה מהירה של אנרגיה המשתחררת בתגובת היתוך.
מחקר בתחום זה הוביל לסוג של כור שנקרא טוקמאק, המשמש כיום רק למחקר. המפורסמת ביותר היא זו שבפרינסטון, ארצות הברית, שעובדת בטמפרטורה של 100 מיליון מעלות צלזיוס. להלן מצפן Tokamak ב- IPP שהוצג בפראג, צ'כיה, בשבוע של מדע וטכנולוגיה שאורגנה על ידי האקדמיה למדעים בצ'כיה ב -2 בנובמבר, 2012:
Tokamak COMPASS ב- IPP שהוצג בפראג[2]
בכורים אלה נוצר שדה מגנטי חזק במיוחד. גזי דאוטריום וטריטיום מוזרקים ומחוממים לאלפי מעלות צלזיוס כדי להגיב. מכיוון שיש מעבר של זרם חשמלי ויצירת שדות מגנטיים חזקים, נוצרת פלזמה שנמצאת בצינור בתוך הכור, ולא באה במגע עם קירותיו.
החותמת הנ"ל, המודפסת בברית המועצות, מציגה מכשיר פיוז'ן תרמו-גרעיני טוקמאק בשנת 1987[3]
עם זאת, עד היום טרם התגלה אמצעי להשגת אנרגיה שימושית מכור כזה. האנרגיה המושקעת להפעלת השדה המגנטי בו מוגבלת הפלזמה עדיין גדולה מהאנרגיה המתקבלת מהמיזוג בתוך הכור.
* נקודות זכות:
[1] מחבר: מייק גארט/ויקימדיה
[2] שעת נטליה/ Shutterstock.com
[3] ג'ים פרויט/Shutterstock.com
מאת ג'ניפר פוגאצה
בוגר כימיה
האם תרצה להתייחס לטקסט זה בבית ספר או בעבודה אקדמית? תראה:
FOGAÇA, ג'ניפר רושה ורגס. "כור היתוך גרעיני"; בית ספר ברזיל. אפשר להשיג ב: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/reator-fusao-nuclear.htm. גישה אליו ב -27 ביוני 2021.
פיזיקה
סרטי גיבורי על מעוררים סקרנות בנושאי מדעים, במיוחד בפיזיקה. אפשר, למשל, להתווכח על כמה מושגים פיזיים בעת ניתוח יכולותיהם המיוחדות של הנוקמים. בדוק במאמר זה כמה עובדות מהנות על כמה מגיבורי העל האהובים עלינו.
כִּימִיָה
הכירו כמה מקורות אנרגיה נקיים, כגון: רוח, שמש, גאות, גיאותרמית, הידראולית, דלק גרעיני וביו.
