Branduolio sintezės reakcijos vyksta tokiose žvaigždėse, kaip mūsų. saulė, kurioje susijungę du mažesni atomo branduoliai sukelia didesnį, atomo branduolį. stabilus. Žemiau mes turime tokio tipo reakcijos, kuri vyksta Saulėje, tarp vandenilio, sukeliančio helį, mechanizmą:
Galima vandenilio sintezės reakcija, vykstanti Saulėje
Tačiau svarbiausias šios rūšies branduolinės reakcijos aspektas yra išsiskiriančios energijos kiekis. Norėdami gauti idėją, tik 2 susiliejimas. 10-9% deuterio (vandenilis, kurio branduolyje yra neutronas ir protonas)tai suteiktų energijos kiekį, kurio pakaktų metams patenkinti viso pasaulio energijos poreikį!
Štai kodėl daugelio mokslininkų svajonė yra galimybė panaudoti sintezės reakcijose išsiskiriančią energiją. Šiuo metu atominėse elektrinėse naudojami reaktoriai yra branduolio dalijimasis, kuris yra prieš sintezę susijęs procesas ir gamina mažesnį energijos kiekį.
Nekontroliuojamas sintezė jau buvo naudojama vandenilio bomba arba termobranduolinis, 1952 m., JAV paleista atole Ramiajame vandenyne. Ši bomba buvo pavadinta „Mike“ ir turėjo 700 kartų didesnę galią nei Hirosimos bomba.
Be didelio išleidžiamo energijos kiekio, kiti nauda branduolių sintezės panaudojimas energijai gaminti yra tas šiose reakcijose naudojamas medžiagas galima lengvai gauti., deuterio yra vandens molekulėse, tričiu (vandenilio izotopas, turintis protoną ir du neutronai branduolyje) gali būti gaunami iš ličio, o ličio yra natūraliai atsirandantis metalas.
Kitas veiksnys yra tas, kad, skirtingai nuo branduolio dalijimosi, sintezės produktai nėra radioaktyvūs, todėl laikomi „švaria“ energijos rūšimi, kuri nesukelia aplinkos pokyčių.
Tačiau norint naudoti energiją, ji turi būti kontroliuojama reakcija ir tam vis dar yra kliūčių:
Kad sintezė būtų efektyvi, reikalinga aukšta temperatūra, kaip ir Saulėje, kur yra regionų, kurių temperatūra siekia 100 milijonų laipsnių Celsijaus! Šis didelis energijos kiekis reikalingas tam, kad įveiktų atstūmimo jėgą, atsirandančią dėl susijungiančių branduolių teigiamų krūvių.
Šiuo metu tai pasiekiama naudojant energiją, išsiskiriančią kontroliuojant atominės bombos dalijimosi reakciją, kuri tarnauja kaip branduolio sintezės reakcijos sukėlėjas.
Kita kylanti problema yra ta: kaip kontroliuotai dirbti su tūkstančių laipsnių Celsijaus medžiagomis? Iš kokių medžiagų būtų galima pastatyti reaktorių, kuris atlaikytų tokią aukštą temperatūrą?
Taip pat reikia greito energijos srauto, išsiskiriančio sintezės reakcijos metu.
Atlikus tyrimus šioje srityje buvo sukurtas vadinamas reaktorius Tokamakas, kuri šiandien naudojama tik tyrimams. Garsiausias yra Princetone, JAV, dirbantis 100 milijonų laipsnių Celsijaus temperatūroje. Žemiau pateikiamas Tokamak COMPASS IPP, pristatytas Prahoje, Čekijos Respublikoje, savaitės metu Lapkričio 2 d. Čekijos mokslų akademijos organizuotas mokslas ir technologija, 2012:
Tokamak COMPASS IPP pristatytas Prahoje[2]
Šiuose reaktoriuose susidaro ypač stiprus magnetinis laukas. Reaguojant įpurškiamos deuterio ir tričio dujos ir kaitinamos iki tūkstančių laipsnių Celsijaus. Kadangi praeina elektros srovė ir susidaro stiprūs magnetiniai laukai, susidaro plazma, kuri yra vamzdyje, esančiame reaktoriaus viduje, nesiliečianti su jo sienomis.
Aukščiau pateiktame antspaude, atspausdintame SSRS, matyti tokamako termobranduolinio sintezės įtaisas apie 1987 m[3]
Tačiau iki šiol dar nebuvo atrasta priemonė gauti naudingą energiją iš tokio reaktoriaus. energija, išleista magnetiniam laukui suaktyvinti, kai plazma yra uždaryta, vis tiek yra didesnė už energiją, gautą susiliejus reaktoriaus viduje.
* Vaizdo kreditai:
[1] Autorius: Mike'as Garrettas/„Wikimedia Commons“
[2] Natalijos valanda/ Shutterstock.com
[3] Jimas Pruittas/Shutterstock.com
Jennifer Fogaça
Baigė chemiją
Šaltinis: Brazilijos mokykla - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/reator-fusao-nuclear.htm
