Jedrski fuzijski reaktor. Delovanje jedrsko fuzijskega reaktorja

Jedrske fuzijske reakcije so tiste, ki potekajo znotraj zvezd, kot je naša. sonce, v katerem se združita dve manjši atomski jedri, da nastane večje, bolj atomsko jedro. stabilno. Spodaj imamo mehanizem za to vrsto reakcije, ki se pojavi na Soncu, med vodiki, ki povzročajo helij:

Možna reakcija fuzije vodika, ki poteka na Soncu

Toda najpomembnejši vidik te vrste jedrske reakcije je količina sproščene energije. Če želite dobiti idejo, fuzija le 2. 10^-9% devterija (vodik z nevtronom in protonom v jedru)zagotovil bi količino energije, ki bi zadostovala za eno leto vzdrževanja celotnega svetovnega povpraševanja po energiji!

Zato so sanje mnogih znanstvenikov, da bi lahko izkoristili energijo, ki se sprošča v fuzijskih reakcijah. Reaktorji, ki se trenutno uporabljajo v jedrskih elektrarnah, so jedrska cepitev, ki je protifuzijski postopek in proizvaja manjšo količino energije.

Nekontrolirana fuzija je bila že uporabljena v vodikova bomba ali termonuklearni, leta 1952, ki so ga ZDA sprožile na atolu na Tihem oceanu. To bombo so poimenovali "Mike" in je imela 700-krat večjo moč od bombe v Hirošimi.

Poleg velike količine sproščene energije še drugi koristi uporabe jedrske fuzije za pridobivanje energije so to materiale, uporabljene v teh reakcijah, je enostavno dobiti., kajti devterij najdemo v molekulah vode, tritij (izotop vodika, ki ima proton in dva nevtrona v jedru) lahko dobimo iz litija, litij pa je naravno prisotna kovina.

Drug dejavnik je, da za razliko od jedrske cepitve fuzijski produkti niso radioaktivni in zato veljajo za "čisto" vrsto energije, ki ne povzroča sprememb v okolju.

Toda za proizvodnjo energije mora biti to nadzorovana reakcija in za to jih je še nekaj ovire:

• Da bo fuzija učinkovita, so potrebne visoke temperature, kot na primer Sonce, ki ima območja s temperaturami približno 100 milijonov stopinj Celzija! Ta velika količina energije je potrebna za premagovanje sile odbijanja, ki izhaja iz pozitivnih nabojev jeder, ki se bodo združila.

  Ne ustavi se zdaj... Po oglaševanju je še več;)

Trenutno se to doseže z energijo, ki se sprosti v nadzorovani reakciji cepitve atomske bombe, ki služi kot sprožilec reakcije jedrske fuzije.

• Druga težava, ki se pojavi, je: kako nadzorovano delati z materiali pri tisočih stopinjah Celzija? Iz katerih materialov bi lahko zgradili reaktor, ki bi zdržal tako visoke temperature?

• Potreben je tudi hiter pretok energije, ki se sprosti v fuzijski reakciji.

Raziskave na tem področju so privedle do vrste reaktorja, imenovanega Tokamak, ki se danes uporablja samo za raziskave. Najbolj znan je tisti v ameriškem Princetonu, ki deluje pri temperaturi 100 milijonov stopinj Celzija. Spodaj je Tokamak COMPASS na IPP, predstavljen v Pragi na Češkem med Tednom Znanost in tehnologija, ki jo je organizirala Akademija znanosti Češke republike 2. novembra, 2012:

Tokamak COMPASS na IPP predstavljen v Pragi^[2]

V teh reaktorjih nastane izjemno močno magnetno polje. Za reakcijo se vbrizgajo plini devterija in tritija ter segrejejo na tisoče stopinj Celzija. Ker gre za prehod električnega toka in ustvarja močna magnetna polja, nastane plazma, ki je v cevi znotraj reaktorja in ne pride v stik z njegovimi stenami.

Zgornji žig, natisnjen v ZSSR, prikazuje termonuklearno fuzijsko napravo tokamak okoli leta 1987^[3]

Vendar do danes še ni odkrit način pridobivanja koristne energije iz takega reaktorja. energija, porabljena za aktiviranje magnetnega polja, kjer je plazma omejena, je še vedno večja od energije, dobljene s fuzijo v reaktorju.

_{* Zasluge za slike:}

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

Avtorica Jennifer Fogaça
Diplomiral iz kemije

Bi se radi sklicevali na to besedilo v šolskem ali akademskem delu? Poglej:

FOGAÇA, Jennifer Rocha Vargas. "Reaktor za jedrsko fuzijo"; Brazilska šola. Na voljo v: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/reator-fusao-nuclear.htm. Dostop 27. junija 2021.