Kjernefusjonsreaktor. Drift av kjernefusjonsreaktoren

Kjernefusjonsreaksjoner er de som finner sted inne i stjerner, slik som våre. sol, der to mindre atomkjerner forenes for å gi opphav til en større, mer atomkjerne. stabil. Nedenfor har vi en mekanisme for denne typen reaksjon som skjer i solen, mellom hydrogener og gir helium:

Mulig hydrogenfusjonsreaksjon som finner sted på solen

Men det viktigste aspektet ved denne typen atomreaksjoner er mengden energi som frigjøres. For å få en ide, sammensmeltingen av bare 2. 10^-9% av deuterium (hydrogen med et nøytron og en proton i kjernen)det ville gi en mengde energi som ville være nok til å opprettholde hele verdens energibehov i et år!

Det er derfor drømmen til mange forskere er å kunne utnytte energien som frigjøres i fusjonsreaksjoner. Reaktorene som for tiden brukes i kjernekraftverk er kjernefisjon, som er antifusjonsprosessen og som produserer en mindre mengde energi.

Ukontrollert fusjon har allerede blitt brukt i hydrogenbombe eller termonukleær, i 1952, lansert av USA på en atoll i Stillehavet. Denne bomben ble kalt "Mike" og hadde 700 ganger kraften til Hiroshima-bomben.

I tillegg til den store mengden frigitt energi, andre fordeler å bruke kjernefusjon for å generere energi er det materialene som brukes i disse reaksjonene er lett tilgjengelige., for deuterium finnes i vannmolekyler, tritium (hydrogenisotop som har en proton og to nøytroner i kjernen) kan fås fra litium, og litium er et naturlig forekommende metall.

En annen faktor er at, i motsetning til kjernefisjon, fusjonsproduktene er ikke radioaktive og regnes derfor som en ”ren” type energi som ikke forårsaker endringer i miljøet.

Men for å bli brukt til å generere energi, må det være en kontrollert reaksjon, og for det er det fortsatt noen hindringer:

• For at fusjonen skal være effektiv, er det behov for høye temperaturer, som i Sola, som har regioner med temperaturer i størrelsesorden 100 millioner grader Celsius! Denne store mengden energi er nødvendig for å overvinne frastøtningskraften som oppstår fra de positive ladningene til kjernene som vil forene seg.

  Ikke stopp nå... Det er mer etter annonseringen;)

For øyeblikket oppnås dette gjennom energien som frigjøres i den kontrollerte fisjoneringsreaksjonen til en atombombe, som fungerer som en utløser for kjernefusjonsreaksjonen.

• Et annet problem som oppstår er: hvordan jobbe man kontrollert med materialer i tusenvis av grader Celsius? Hvilke materialer kan brukes til å bygge reaktoren som tåler så høye temperaturer?

• Det er også et behov for en rask strøm av energi som frigjøres i fusjonsreaksjonen.

Forskning på dette området har ført til en type reaktor kalt Tokamak, som i dag bare brukes til forskning. Den mest berømte er den i Princeton, USA, som fungerer ved en temperatur på 100 millioner grader Celsius. Nedenfor er Tokamak KOMPASS på IPP presentert i Praha, Tsjekkia, i løpet av uken Vitenskap og teknologi organisert av Vitenskapsakademiet i Tsjekkia 2. november, 2012:

Tokamak COMPASS på IPP presentert i Praha^[2]

I disse reaktorene produseres et ekstremt sterkt magnetfelt. Deuterium- og tritiumgasser injiseres og varmes opp til tusenvis av grader Celsius for å reagere. Siden det er passering av elektrisk strøm og generering av sterke magnetfelt, dannes et plasma som er i et rør inne i reaktoren og ikke kommer i kontakt med veggene.

Ovennevnte stempel, trykt i Sovjetunionen, viser en tokamak termonukleær fusjonsanordning rundt 1987^[3]

Imidlertid har det hittil ikke blitt oppdaget et middel for å skaffe nyttig energi fra en slik reaktor. energien brukt på å aktivere magnetfeltet der plasmaet er begrenset, er fortsatt større enn energien som oppnås fra fusjonen inne i reaktoren.

_{* Bildekreditter:}

_{[1] Forfatter: Mike Garrett/Wikimedia Commons
[2] Nataliya Time/ Shutterstock.com
[3] Jim Pruitt/Shutterstock.com}

Av Jennifer Fogaça
Uteksamen i kjemi

Vil du referere til denne teksten i et skole- eller akademisk arbeid? Se:

FOGAÇA, Jennifer Rocha Vargas. "Nuclear Fusion Reactor"; Brasilskolen. Tilgjengelig i: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/reator-fusao-nuclear.htm. Tilgang 27. juni 2021.