Jaderná fúze: Srozumitelný úvod

Vědci dosáhli významného pokroku v oblasti jaderné fúze, který by mohl v budoucnu otevřít dveře k získání velkého množství čisté energie.

Toto zjištění bylo možné učinit pouze díky více než půlstoletí trvajícímu výzkumu jaderné fúze.

Přinášíme vám srozumitelný úvod do jaderné fúze, abyste mohli tuto vzrušující novinku správně pochopit.

Co je jaderná fúze?

Jaderná fúze je druh jaderného procesu, ke kterému dochází, když se dvě nebo více atomových jader spojí a vytvoří jedno větší jádro.

Fúzní reakce probíhají ve stavu hmoty známém jako plazma, což je horký nabitý plyn složený z kladných iontů a volně se pohybujících elektronů, který se svými vlastnostmi liší od pevných látek, kapalin nebo plynů.

Jaderná fúze je mechanismus, kterým se vytváří Slunce a další hvězdy získávají energii.

Například: Atomy tritia a deuteria (izotopy vodíku Vodík-3, resp. Vodík-2) se spojují za vzniku neutronu a izotopu helia. Spolu s tím se uvolňuje obrovské množství energie.

Tuto energii lze využít k výrobě elektřiny nebo k pohonu jiných věcí. Předpokládá se, že je to potenciálně nekonečný a čistý zdroj energie.

Aby se jádra spojila, musí se stýkat při mimořádně vysokých teplotách, třeba 10 milionů stupňů Celsia. Díky vysoké teplotě mají dostatek energie k překonání vzájemného elektrického odporu. Když jsou jádra velmi blízko sebe, jaderná přitažlivost mezi nimi překoná elektrické odpuzování a umožní jim fúzi, jejímž výsledkem je vznik energie.

Jaderná fúze vs. jaderné štěpení

Štěpení i fúze jsou jaderné reakce, při nichž dochází k přeměně atomů za účelem získání energie, ale jaký je mezi nimi rozdíl?

Fúze je spojení dvou lehčích atomů za vzniku většího atomu, zatímco štěpení je rozdělení jednoho atomu na dva. Jedná se v podstatě o protichůdné procesy.

Předpověď Alberta Einsteina, že hmotu lze přeměnit na energii, inspirovala objev dělení jader. Vědci začali experimentovat v roce 1939 a o rok později Enrico Fermi sestrojil první jaderný reaktor.

Převážně nestabilní izotop je zasažen vysokorychlostními částicemi, zpravidla neutrony, které jsou urychleny a donuceny narazit do nestabilního izotopu, což vyvolá štěpení a rozpad na dva menší izotopy, tři vysokorychlostní neutrony a obrovské množství energie. Uran-235 se používá jako neutron v naprosté většině jaderných reaktorů.

Vyrobená energie se využívá k ohřevu vody v jaderných reaktorech, které následně vyrábějí elektřinu. Zatímco se vysokorychlostní neutrony vybíjejí a stávají se projektily, spouštějí nové štěpné procesy, známé také jako řetězové reakce.

Při jaderném štěpení vzniká velké množství radioaktivního odpadu, který může být nebezpečný a musí se pečlivě skladovat - třeba i stovky let. Zatímco jaderná fúze produkuje čistou energii bez radioaktivního odpadu.

Je třeba také upozornit na to, že jaderné štěpení není přirozený proces a musí být vyvoláno, zatímco jaderná fúze je přirozený proces, např. Slunce vyrábí energii jadernou fúzí.

Proč je jaderná fúze důležitá?

Fúzní reaktory jsou schopny dodávat energii s minimálními nebo žádnými emisemi skleníkových plynů, radioaktivním odpadem nebo jinými důsledky pro životní prostředí. Mohly by poskytnout prakticky neomezené zásoby čisté energie a snížit naši závislost na fosilních palivech a jiných omezených zdrojích energie.

Protože fúzní reaktory neprodukují vysoce radioaktivní odpad jako štěpné reaktory, bude jeho likvidace snazší. Na rozdíl od štěpných reaktorů navíc odpad nebude obsahovat radioaktivní prvky vhodné pro výrobu zbraní.

Průlom v jaderné fúzi

Podle Financial Times se vědcům podařilo uvolnit 2,5 MJ energie poté, co k ohřevu paliva pomocí laseru použili pouze 2,1 MJ. Tento objev musí ještě potvrdit Národní zápalné zařízení (National Ignition Facility, NIF) v Lawrence Livermore National Laboratory v Kalifornii, ale i tak je to fantastická zpráva.

Jedná se o významný vědecký úspěch v oblasti jaderné fúze, především proto, že se vědcům poprvé podařilo vytvořit proces jaderné fúze s kladným čistým ziskem energie.

Samozřejmě, že je třeba ještě pracovat na tom, aby se tato možnost stala proveditelnou, ale pro vědu je významným krokem kupředu, že vědci dokázali vyrobit více energie, než když s experimentem začínali. To dává výzkumu kontext a smysl.

Šíření vizuální vědecké komunikace po celém světě

Rozšiřte svou práci po celém světě pomocí vizuálních plakátů. Kromě toho, že se vaše práce hodí ke krátkému čtení, může odborně vytvořený plakát pomoci vaší práci oslovit publikum, o kterém se vám ani nesnilo. Plakáty se snadněji doručují a šíří a jistě mohou způsobit, že si lidé váš výzkum zapamatují.

Použijte jednoduchý nástroj pro tvorbu plakátů. Použijte nástroj Mind The Graph.

Zvyšte svůj výzkum pomocí ilustrací