Реакції ядерного синтезу - це реакції, що відбуваються всередині зірок, таких як наша. сонце, в якому два менших атомних ядра об'єднуються, щоб породити більше, більш атомне ядро. стабільний. Нижче ми маємо механізм такого типу реакції, яка відбувається на Сонці, між воднями, утворюючи гелій:
Можлива реакція синтезу водню, що відбувається на Сонці
Але найважливішим аспектом цього типу ядерної реакції є кількість виділеної енергії. Щоб отримати уявлення, синтез лише 2. 10-9% дейтерію (водень з нейтроном і протоном в ядрі)це забезпечить таку кількість енергії, якої було б достатньо для забезпечення всього світового попиту на енергію протягом року!
Ось чому мрією багатьох вчених є можливість використовувати енергію, що виділяється в реакціях синтезу. Реактори, які в даний час використовуються на атомних електростанціях, є діленням ядер, що є процесом проти термоядерного синтезу і виробляє меншу кількість енергії.
Неконтрольований синтез вже застосовувався в воднева бомба або термоядерний, в 1952 році, запущений США на атолі в Тихому океані. Цю бомбу охрестили "Майк" і мала в 700 разів більшу потужність, ніж у Хіросімі.
Крім великої кількості виділеної енергії, ін переваги використання ядерного синтезу для отримання енергії матеріали, що використовуються в цих реакціях, легко отримати., бо дейтерій міститься в молекулах води, тритію (ізотопі водню, який має протон і два нейтрони в ядрі) можуть бути отримані з літію, і літій є природним металом.
Іншим фактором є те, що на відміну від ядерного поділу, продукти синтезу не є радіоактивними, і тому їх вважають «чистим» видом енергії, який не спричиняє змін у навколишньому середовищі.
Але для використання для виробництва енергії це має бути контрольована реакція, і для цього все ще є деякі перешкоди:
Щоб синтез був ефективним, потрібні високі температури, як на Сонці, яке має регіони з температурою близько 100 мільйонів градусів Цельсія! Ця велика кількість енергії потрібна для подолання сили відштовхування, що виникає внаслідок позитивних зарядів ядер, які об’єднаються.
В даний час це досягається за рахунок енергії, що виділяється в результаті контрольованої реакції поділу атомної бомби, яка служить пусковим механізмом для реакції ядерного синтезу.
Ще одна проблема, яка виникає: як працювати контрольовано з матеріалами при тисячах градусів Цельсія? З яких матеріалів можна побудувати реактор, який би витримував такі високі температури?
Існує також необхідність у швидкому потоці енергії, що виділяється в результаті реакції синтезу.
Дослідження в цій галузі призвели до типу реактора, який називається Токамак, який сьогодні використовується лише для досліджень. Найвідоміший - той у місті Принстон, США, який працює при температурі 100 мільйонів градусів Цельсія. Нижче - КОМПАС Токамака на IPP, представлений у Празі, Чеська Республіка, під час Тижня Наука і техніка, організована Академією наук Чеської Республіки 2 листопада, 2012:
Токамак КОМПАС на IPP представлений у Празі[2]
У цих реакторах створюється надзвичайно сильне магнітне поле. Гази дейтерію та тритію вводяться і нагріваються до тисяч градусів Цельсія для реакції. Оскільки відбувається проходження електричного струму і генерація сильних магнітних полів, утворюється плазма, яка знаходиться в трубці всередині реактора, не контактуючи з його стінками.
На наведеній вище марці, надрукованій в СРСР, показаний пристрій термоядерного синтезу токамака близько 1987 року[3]
Однак на сьогоднішній день засіб отримання корисної енергії з такого реактора ще не розкрито. енергія, витрачена на активацію магнітного поля, де знаходиться плазма, все ще більша, ніж енергія, отримана від плавлення всередині реактора.
* Кредити зображення:
[1] Автор: Майк Гаррет/Вікісховище
[2] Година Наталії/ Shutterstock.com
[3] Джим Пруйт/Shutterstock.com
Дженніфер Фогача
Закінчив хімію
Джерело: Бразильська школа - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/reator-fusao-nuclear.htm
