Kodolsintēzes reaktors. Kodolsintēzes reaktora darbība

Kodolsintēzes reakcijas ir tādas, kas notiek zvaigžņu, piemēram, mūsu, iekšienē. saule, kurā apvienojas divi mazāki atomu kodoli, lai radītu lielāku, vairāk atomu kodolu. stabils. Zemāk mums ir mehānisms šāda veida reakcijai, kas notiek Saulē, starp ūdeņražiem, izraisot hēliju:

Iespējamā ūdeņraža kodolsintēzes reakcija, kas notiek uz Saules

Bet vissvarīgākais šāda veida kodolreakcijas aspekts ir izdalītās enerģijas daudzums. Lai iegūtu ideju, tikai 2 saplūšana. 10^-9% deitērija (ūdeņradis ar neitronu un protonu kodolā)tas nodrošinātu tādu enerģijas daudzumu, kas būtu pietiekams, lai visu gadu nodrošinātu visa pasaules enerģijas pieprasījumu!

Tāpēc daudzu zinātnieku sapnis ir spēt izmantot enerģiju, kas izdalās kodolsintēzes reakcijās. Patlaban atomelektrostacijās izmantotie reaktori ir kodolsintēze, kas ir anti-kodolsintēzes process un kas ražo mazāku enerģijas daudzumu.

Nekontrolēta kodolsintēze jau ir izmantota ūdeņraža bumba vai kodoltermiskā, kuru 1952. gadā uzsāka Amerikas Savienotās Valstis atolā Klusajā okeānā. Šī bumba tika dēvēta par “Maiku”, un tai bija 700 reižu lielāka nekā Hirosimas bumbai.

Papildus lielajam izdalītajam enerģijas daudzumam citi ieguvumi kodolsintēzes izmantošana enerģijas ražošanai ir tā šajās reakcijās izmantotie materiāli ir viegli iegūstami., deitērijs ir atrodams ūdens molekulās, tritijs (ūdeņraža izotops, kuram ir protons un divus neitronus kodolā) var iegūt no litija, un litijs ir dabā sastopams metāls.

Vēl viens faktors ir tas, ka atšķirībā no kodola skaldīšanas kodolsintēzes produkti nav radioaktīvi, tāpēc tos uzskata par “tīru” enerģijas veidu, kas neizraisa izmaiņas vidē.

Bet, lai to izmantotu enerģijas ražošanai, tai ir jābūt kontrolētai reakcijai, un tāpēc tādas joprojām ir šķēršļiem:

• Lai kodolsintēze būtu efektīva, ir nepieciešama augsta temperatūra, tāpat kā Saulē, kurai ir reģioni, kuru temperatūra ir aptuveni 100 miljoni grādu pēc Celsija! Šis lielais enerģijas daudzums ir nepieciešams, lai pārvarētu atgrūšanās spēku, kas rodas no kodolu pozitīvajiem lādiņiem, kas apvienosies.

  Nepārtrauciet tūlīt... Pēc reklāmas ir vairāk;)

Pašlaik tas tiek panākts ar enerģiju, kas izdalās kontrolētā atombumbas dalīšanās reakcijā, kas kalpo kā kodolsintēzes reakcijas izraisītājs.

• Vēl viena problēma, kas rodas, ir: kā kontrolēti strādāt ar materiāliem, kuru temperatūra ir tūkstošiem grādu pēc Celsija? Kādus materiālus varētu izmantot reaktora būvēšanai, kas izturētu tik augstu temperatūru?

• Ir nepieciešama arī ātra enerģijas plūsma, kas izdalās kodolsintēzes reakcijā.

Pētījumi šajā jomā ir noveduši pie tā saucamā reaktora veida Tokamaks, ko mūsdienās izmanto tikai pētniecībai. Visslavenākais ir Princetonā, ASV, kas darbojas 100 miljonu grādu pēc Celsija temperatūrā. Zemāk ir Tokamak COMPASS IPP, kas tika prezentēts Prāgā, Čehijas Republikā Zinātne un tehnoloģija, ko 2. novembrī organizēja Čehijas Zinātņu akadēmija 2012:

Tokamak COMPASS IPP prezentēts Prāgā^[2]

Šajos reaktoros rodas ārkārtīgi spēcīgs magnētiskais lauks. Lai reaģētu, tiek ievadītas deitērija un tritija gāzes un tās uzkarsē līdz tūkstošiem grādu pēc Celsija. Tā kā notiek elektriskās strāvas pāreja un spēcīgu magnētisko lauku veidošanās, veidojas plazma, kas atrodas mēģenē reaktora iekšpusē, nesaskaroties ar tā sienām.

Iepriekšminētajā PSRS iespiestajā zīmogā parādīta tokamaka termobrandu kodolsintēzes ierīce ap 1987. gadu^[3]

Tomēr līdz šim vēl nav atrasts veids, kā iegūt noderīgu enerģiju no šāda reaktora. enerģija, kas iztērēta, lai aktivizētu magnētisko lauku, kur plazma ir noslēgta, joprojām ir lielāka par enerģiju, kas iegūta no kodolsintēzes reaktora iekšienē.

_{* Attēlu kredīti:}

_{[1] Autors: Maiks Garets/Wikimedia Commons
[2] Natālijas stunda/ Shutterstock.com
[3] Džims Pruits/Shutterstock.com}

Autore Jennifer Fogaça
Beidzis ķīmiju

Vai vēlaties atsaukties uz šo tekstu skolas vai akadēmiskajā darbā? Skaties:

FOGAÇA, Jennifer Rocha Vargas. "Kodolsintēzes reaktors"; Brazīlijas skola. Pieejams: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/reator-fusao-nuclear.htm. Piekļuve 2021. gada 27. jūnijam.