Kärnfusionsreaktor. Drift av kärnfusionsreaktorn

Kärnfusionsreaktioner är de som äger rum i stjärnor, som våra. solen, där två mindre atomkärnor förenas för att ge upphov till en större, mer atomkärna. stabil. Nedan har vi en mekanism för denna typ av reaktion som inträffar i solen, mellan väten och ger upphov till helium:

Möjlig vätefusionsreaktion som äger rum på solen

Men den viktigaste aspekten av denna typ av kärnreaktion är mängden energi som frigörs. För att få en idé, fusionen av endast 2. 10^-9% av deuterium (väte med en neutron och en proton i kärnan)det skulle ge en mängd energi som skulle räcka för att upprätthålla hela världens energibehov i ett år!

Det är därför drömmen för många forskare är att kunna utnyttja den energi som frigörs i fusionsreaktioner. De reaktorer som för närvarande används i kärnkraftverk är kärnklyvning, vilket är antifusionsprocessen och som producerar en mindre mängd energi.

Okontrollerad fusion har redan använts i vätgasbomb eller termonukleär, 1952, som lanserades av USA på en atoll i Stilla havet. Denna bomb kallades ”Mike” och hade 700 gånger kraften i Hiroshima-bomben.

Förutom den stora mängden energi som frigörs, andra fördelar att använda kärnfusion för att generera energi är det materialen som används i dessa reaktioner är lätt att erhålla., för deuterium finns i vattenmolekyler, tritium (väteisotop som har en proton och två neutroner i kärnan) kan erhållas från litium, och litium är en naturligt förekommande metall.

En annan faktor är att, till skillnad från kärnklyvning, fusionsprodukterna är inte radioaktiva och anses därför vara en ”ren” typ av energi som inte orsakar förändringar i miljön.

Men för att kunna användas för att generera energi måste det vara en kontrollerad reaktion och för det finns det fortfarande några hinder:

• För att fusionen ska vara effektiv behövs höga temperaturer, som i solen, som har regioner med temperaturer i storleksordningen 100 miljoner grader Celsius! Denna stora mängd energi behövs för att övervinna avstötningskraften som uppstår från de positiva laddningarna hos kärnorna som kommer att förenas.

  Sluta inte nu... Det finns mer efter reklam;)

För närvarande uppnås detta genom den energi som frigörs i den kontrollerade klyvningsreaktionen hos en atombomb, som fungerar som en utlösare för kärnfusionsreaktionen.

• Ett annat problem som uppstår är: hur man arbetar kontrollerat med material i tusentals grader Celsius? Vilka material kan användas för att bygga reaktorn som tål så höga temperaturer?

• Det finns också ett behov av ett snabbt flöde av energi som frigörs i fusionsreaktionen.

Forskning inom detta område har lett till en typ av reaktor som kallas Tokamak, som används idag endast för forskning. Den mest kända är den i Princeton, USA, som arbetar vid en temperatur på 100 miljoner grader Celsius. Nedan följer Tokamak COMPASS vid IPP som presenterades i Prag, Tjeckien, under veckan Vetenskap och teknik organiserad av vetenskapsakademin i Tjeckien den 2 november, 2012:

Tokamak COMPASS på IPP presenteras i Prag^[2]

I dessa reaktorer produceras ett extremt starkt magnetfält. Deuterium- och tritiumgaser injiceras och värms upp till tusentals grader Celsius för att reagera. Eftersom det sker genomströmning av elektrisk ström och bildandet av starka magnetfält bildas en plasma som är i ett rör inuti reaktorn som inte kommer i kontakt med dess väggar.

Ovanstående stämpel, tryckt i Sovjetunionen, visar en tokamak termonukleär fusionsanordning omkring 1987^[3]

Hittills har emellertid ett sätt att erhålla användbar energi från en sådan reaktor ännu inte upptäckts. energin som spenderas för att aktivera magnetfältet där plasman är begränsad är fortfarande större än den energi som erhålls från fusionen inuti reaktorn.

_{* Bildkrediter:}

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

Av Jennifer Fogaça
Examen i kemi

Vill du hänvisa till texten i en skola eller ett akademiskt arbete? Se:

FOGAÇA, Jennifer Rocha Vargas. "Kärnfusionsreaktor"; Brasilien skola. Tillgänglig i: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/reator-fusao-nuclear.htm. Åtkomst den 27 juni 2021.