Reaktor jadrovej fúzie. Prevádzka reaktora s jadrovou syntézou

Reakcie jadrovej fúzie sú reakcie, ktoré prebiehajú vo vnútri hviezd, ako sú napríklad tie naše. slnko, v ktorom sa spoja dve menšie atómové jadrá, aby vzniklo väčšie, atómovejšie jadro. stabilný. Ďalej máme mechanizmus pre tento typ reakcie, ktorá prebieha na Slnku medzi vodíkmi a vedie k vzniku hélia:

Možná reakcia fúzie vodíka prebiehajúca na Slnku

Ale najdôležitejším aspektom tohto typu jadrovej reakcie je množstvo uvoľnenej energie. Pre predstavu fúzia iba 2. 10^-9% deutéria (vodík s neutrónom a protónom v jadre)poskytlo by to množstvo energie, ktoré by stačilo na udržanie celoročného energetického dopytu po dobu jedného roka!

Preto je snom mnohých vedcov dokázať využiť energiu uvoľnenú pri fúznych reakciách. Reaktory, ktoré sa v súčasnosti používajú v jadrových elektrárňach, sú jadrové štiepenie, čo je proces fúzie a ktorý produkuje menšie množstvo energie.

Nekontrolovaná fúzia sa už v vodíková bomba alebo termonukleárne, v roku 1952, ktorú vypustili USA na tichomorský atol. Táto bomba bola nazvaná „Mike“ a mala 700-krát väčšiu silu ako hirošimská bomba.

Okrem veľkého množstva uvoľnenej energie aj ďalšie výhody využívať na výrobu energie jadrovú fúziu materiály použité pri týchto reakciách sú ľahko dostupné., pre deutérium sa nachádza v molekulách vody, trícium (izotop vodíka, ktorý má protón a dva neutróny v jadre) je možné získať z lítia a lítium je prírodný kov.

Ďalším faktorom je, že na rozdiel od jadrového štiepenia fúzne produkty nie sú rádioaktívne, a preto sa považujú za „čistý“ typ energie, ktorý nespôsobuje zmeny v životnom prostredí.

Ak sa však má použiť na výrobu energie, musí to byť riadená reakcia, a preto ešte stále existuje prekážky:

• Aby bola fúzia účinná, sú potrebné vysoké teploty, ako napríklad na Slnku, ktoré má oblasti s teplotami rádovo 100 miliónov stupňov Celzia! Toto veľké množstvo energie je potrebné na prekonanie odpudzovacej sily vznikajúcej z kladných nábojov jadier, ktoré sa spoja.

  Teraz neprestávajte... Po reklame je toho viac;)

V súčasnosti sa to dosahuje pomocou energie uvoľnenej pri riadenej štiepnej reakcii atómovej bomby, ktorá slúži ako spúšťač reakcie na jadrovú fúziu.

• Ďalším problémom, ktorý vyvstáva, je: ako pracovať kontrolovane s materiálmi pri tisícoch stupňov Celzia? Aké materiály by sa mohli použiť na výrobu reaktora, ktorý by vydržal také vysoké teploty?

• Existuje tiež potreba rýchleho toku energie uvoľnenej pri fúznej reakcii.

Výskum v tejto oblasti viedol k vytvoreniu typu reaktora tzv Tokamak, ktorý sa dnes používa iba na výskum. Najznámejšia je tá v americkom Princetone, ktorá pracuje pri teplote 100 miliónov stupňov Celzia. Ďalej je uvedený Tokamak COMPASS na IPP predstavený v Prahe v Českej republike počas Týždňa 2008 Veda a technika organizovaná Akadémiou vied Českej republiky 2. novembra, 2012:

Tokamak COMPASS na IPP predstavený v Prahe^[2]

V týchto reaktoroch vzniká extrémne silné magnetické pole. Plyny deutéria a trícia sú vstrekované a ohrievané na tisíce stupňov Celzia, aby reagovali. Pretože dochádza k prechodu elektrického prúdu a vytváraniu silných magnetických polí, vytvára sa plazma, ktorá je v trubici vo vnútri reaktora a neprichádza do styku s jeho stenami.

Vyššie uvedená známka vytlačená v ZSSR ukazuje zariadenie na termonukleárnu fúziu tokamaku okolo roku 1987^[3]

Doteraz však nebol objavený spôsob získavania užitočnej energie z takéhoto reaktora. energia vynaložená na aktiváciu magnetického poľa, kde je plazma obmedzená, je stále väčšia ako energia získaná z fúzie vo vnútri reaktora.

_{* Obrázkové kredity:}

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

Autor: Jennifer Fogaça
Vyštudoval chémiu

Prajete si odkaz na tento text v školskej alebo akademickej práci? Pozri:

FOGAÇA, Jennifer Rocha Vargas. „Reaktor jadrovej fúzie“; Brazílska škola. Dostupné v: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/reator-fusao-nuclear.htm. Sprístupnené 27. júna 2021.