Kernfusiereacties zijn reacties die plaatsvinden in sterren, zoals de onze. zon, waarin twee kleinere atoomkernen zich verenigen om een grotere, meer atoomkern te vormen. stal. Hieronder hebben we een mechanisme voor dit type reactie dat plaatsvindt in de zon, tussen waterstofatomen, waardoor helium ontstaat:
Mogelijke waterstoffusiereactie die plaatsvindt op de zon
Maar het belangrijkste aspect van dit soort kernreacties is de hoeveelheid energie die vrijkomt. Om een idee te krijgen, de fusie van slechts 2. 10-9% van deuterium (waterstof met een neutron en een proton in de kern)het zou een hoeveelheid energie opleveren die genoeg zou zijn om een jaar lang in de hele wereldbehoefte aan energie te voorzien!
Daarom is het de droom van veel wetenschappers om de energie die vrijkomt bij fusiereacties te kunnen benutten. De reactoren die momenteel in kerncentrales worden gebruikt, zijn kernsplijting, het anti-fusieproces en dat levert een kleinere hoeveelheid energie op.
Ongecontroleerde fusie is al gebruikt in
waterstofbom of thermonucleair, in het jaar 1952, gelanceerd door de Verenigde Staten op een atol in de Stille Oceaan. Deze bom werd de "Mike" genoemd en had 700 keer de kracht van de Hiroshima-bom.Naast de grote hoeveelheid energie die vrijkomt, zijn anderen voordelen van het gebruik van kernfusie om energie op te wekken zijn dat: de materialen die bij deze reacties worden gebruikt, zijn gemakkelijk verkrijgbaar., want deuterium wordt gevonden in watermoleculen, tritium (waterstofisotoop met een proton) en twee neutronen in de kern) kan worden verkregen uit lithium, en lithium is een natuurlijk voorkomend metaal.
Een andere factor is dat, in tegenstelling tot kernsplijting, de fusieproducten zijn niet radioactief en worden daarom beschouwd als een "schone" soort energie die geen veranderingen in het milieu veroorzaakt.
Maar om te worden gebruikt om energie op te wekken, moet het een gecontroleerde reactie zijn en daarvoor zijn er nog enkele hindernissen:
Om de fusie effectief te laten zijn, zijn hoge temperaturen nodig, zoals gebeurt in de zon, die gebieden heeft met temperaturen in de orde van grootte van 100 miljoen graden Celsius! Deze grote hoeveelheid energie is nodig om de afstotingskracht te overwinnen die voortkomt uit de positieve ladingen van de kernen die zich zullen verenigen.
Momenteel wordt dit bereikt door de energie die vrijkomt bij de gecontroleerde splijtingsreactie van een atoombom, die dient als trigger voor de kernfusiereactie.
Een ander probleem dat zich voordoet is: hoe ga je gecontroleerd te werk met materialen van duizenden graden Celsius? Welke materialen kunnen worden gebruikt om de reactor te bouwen die bestand is tegen zulke hoge temperaturen?
Er is ook behoefte aan een snelle stroom van energie die vrijkomt bij de fusiereactie.
Onderzoek op dit gebied heeft geleid tot een type reactor genaamd Tokamak, die tegenwoordig alleen voor onderzoek wordt gebruikt. De meest bekende is die in Princeton, Verenigde Staten, die werkt bij een temperatuur van 100 miljoen graden Celsius. Hieronder staat het Tokamak KOMPAS op de IPP gepresenteerd in Praag, Tsjechië, tijdens de Week van Wetenschap en Technologie georganiseerd door de Academie van Wetenschappen van de Tsjechische Republiek op 2 november, 2012:
Tokamak COMPASS op IPP gepresenteerd in Praag[2]
In deze reactoren wordt een extreem sterk magnetisch veld opgewekt. Deuterium- en tritiumgassen worden geïnjecteerd en verwarmd tot duizenden graden Celsius om te reageren. Omdat er elektrische stroom doorgaat en sterke magnetische velden worden gegenereerd, wordt een plasma gevormd dat zich in een buis in de reactor bevindt en niet in contact komt met de wanden.
De bovenstaande zegel, gedrukt in de USSR, toont een tokamak thermonucleair fusie-apparaat circa 1987[3]
Tot op heden is er echter nog geen manier gevonden om bruikbare energie uit een dergelijke reactor te halen. de energie die wordt gebruikt om het magnetische veld te activeren waarin het plasma is opgesloten, is nog steeds groter dan de energie die wordt verkregen uit de fusie in de reactor.
* Afbeeldingscredits:
[1] Auteur: Mike Garrett/Wikimedia Commons
[2] Nataliya Hour/ Shutterstock.com
[3] Jim Pruitt/Shutterstock.com
Door Jennifer Fogaça
Afgestudeerd in scheikunde
Bron: Brazilië School - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/reator-fusao-nuclear.htm
