Ядрен синтез: Лесно за разбиране въведение

Учените са направили значителен пробив в областта на ядрения синтез, който може да отвори вратите за изобилна чиста енергия в бъдеще.

Това откритие е възможно само благодарение на продължилите повече от половин век изследвания в областта на ядрения синтез.

Ето едно лесно за разбиране въведение в ядрения синтез, за да можете да разберете правилно тази вълнуваща новина.

Какво представлява ядреният синтез?

Ядреният синтез е вид ядрен процес, който възниква, когато две или повече атомни ядра се комбинират, за да се получи едно по-голямо ядро.

Реакциите на термоядрен синтез протичат в състояние на материята, известно като плазма, която представлява горещ, зареден газ, съставен от положителни йони и свободно движещи се електрони, с характеристики, различни от тези на твърдите тела, течностите и газовете.

Накратко, ядреният синтез е механизмът, чрез който Слънцето и другите звезди получават своята енергия.

Например: Атоми на тритий и деутерий (съответно изотопи на водорода Водород-3 и Водород-2) се комбинират, за да генерират неутрон и изотоп на хелия. Наред с това се освобождава огромно количество енергия.

Тази енергия може да се използва за създаване на електричество или за захранване на други устройства. Смята се, че това е потенциално безкраен и чист източник на енергия.

За да се слеят, ядрата трябва да се свържат при изключително високи температури, вероятно 10 милиона градуса по Целзий. Благодарение на високата температура те имат достатъчно енергия, за да преодолеят взаимното си електрическо съпротивление. Когато ядрата са много близо едно до друго, ядреното привличане между тях преодолява електрическото отблъскване и им позволява да се слеят и в резултат да създадат енергия.

Ядрен синтез срещу ядрено делене

Както деленето, така и синтезът са ядрени реакции, при които се разместват атоми, за да се получи енергия, но каква е разликата между тях?

Сливането е съединяване на два по-леки атома, за да се получи по-голям атом, докато деленето е разделяне на един атом на две. По същество това са противоположни процеси.

Предсказанието на Алберт Айнщайн, че масата може да се трансформира в енергия, вдъхновява откритието за разделянето на ядрата. Учените започват да експериментират през 1939 г., а година по-късно Енрико Ферми построява първия ядрен реактор.

Нестабилен до голяма степен изотоп се обстрелва с високоскоростни частици, обикновено неутрони, които се ускоряват, принуждавайки ги да се сблъскат с нестабилния изотоп, предизвиквайки делене и раздробяване на два по-малки изотопа, три високоскоростни неутрона и огромно количество енергия. Уран-235 се използва като неутрон в по-голямата част от ядрените енергийни реактори.

Генерираната енергия се използва за загряване на вода в ядрени реактори, които впоследствие произвеждат електроенергия. Докато високоскоростните неутрони се изхвърлят и се превръщат в снаряди, те стартират нови процеси на делене, известни още като верижни реакции.

При ядреното делене се генерират голямо количество радиоактивни отпадъци, които могат да бъдат опасни и трябва да се съхраняват внимателно - може би стотици години. Докато ядреният синтез произвежда чиста енергия, без радиоактивни отпадъци.

Струва си също така да се отбележи, че ядреното делене не е естествен процес и трябва да бъде предизвикано, докато ядреният синтез е естествен процес, например слънцето произвежда енергия чрез ядрен синтез.

Защо е важен ядреният синтез?

Реакторите за термоядрен синтез могат да осигуряват енергия с минимални или никакви емисии на парникови газове, радиоактивни отпадъци или други екологични последици. Те могат да осигурят практически неограничени доставки на чиста енергия, като намалят зависимостта ни от изкопаеми горива и други ограничени енергийни източници.

Тъй като реакторите за термоядрен синтез не генерират високоактивни отпадъци като реакторите за делене, обезвреждането им ще бъде по-лесно. Освен това, за разлика от реакторите на делене, отпадъците няма да включват радиоактивни елементи, предназначени за оръжия.

Пробив в областта на ядрения синтез

Според "Файненшъл таймс" учените са успели да освободят 2,5 MJ енергия, след като са използвали само 2,1 MJ за нагряване на горивото с лазери. Това откритие трябва да бъде потвърдено от Националния център за запалване (NIF) в Националната лаборатория "Лорънс Ливърмор" в Калифорния, но е фантастична новина.

Това е значимо научно постижение в областта на ядрения синтез, най-вече защото за първи път учените успешно установяват процес на ядрен синтез с положителен нетен прираст на енергия.

Разбира се, все още има много работа, за да се превърне тази възможност в реално приложима, но фактът, че учените са успели да генерират повече енергия, отколкото в началото на експеримента, е значителна стъпка напред за науката. Това дава контекст и смисъл на изследването.

Разпространение на визуалната научна комуникация по целия свят

Разпространете работата си по целия свят, като използвате визуални плакати. Освен че ще направи работата ви по-подходяща за кратко четене, един умело създаден плакат може да помогне на работата ви да достигне до аудитория, която никога не сте си представяли. Плакатите се доставят и разпространяват по-лесно и със сигурност могат да накарат хората да запомнят вашето изследване.

Използвайте лесен инструмент за създаване на плакати. Използвайте Mind The Graph.

Увеличаване на проучванията ми с илюстрации