Tuumasüntees: Sissejuhatus: Lihtsalt mõistetav sissejuhatus

Teadlased on teinud olulise läbimurde tuumasünteesi vallas, mis võib avada ukse rohkearvulisele puhtale energiale tulevikus.

See järeldus oli võimalik ainult tänu enam kui pool sajandit kestnud tuumasünteesiuuringutele.

Siin on lihtne ja arusaadav sissejuhatus tuumasünteesi kohta, et saaksite sellest põnevast uudisest korralikult aru saada.

Mis on tuumasüntees?

Tuumasünteesi puhul on tegemist tuumaprotsessiga, mis toimub siis, kui kaks või enam aatomituuma ühinevad, et luua üks suurem aatomituum.

Termotuumareaktsioonid toimuvad plasmana tuntud olekus, mis on kuum, laetud gaas, mis koosneb positiivsetest ioonidest ja vabalt liikuvatest elektronidest, mille omadused erinevad tahkete ainete, vedelike või gaaside omadustest.

Kokkuvõttes on tuumasünteesi mehhanism, mille kaudu toimub tuumasünteesi Päike ja teised tähed saavad oma energiat.

Näiteks: Triitiumi ja deuteeriumi aatomid (vesiniku isotoobid Vesinik-3 ja Vesinik-2) ühinevad, et tekitada neutron ja heeliumi isotoop. Koos sellega vabaneb tohutu kogus energiat.

Seda energiat võib kasutada elektrienergia tootmiseks või muude asjade käitamiseks. Ning arvatakse, et see on potentsiaalselt lõpmatu ja puhas energiaallikas.

Sulandumiseks peavad tuumad kokku puutuma erakordselt kõrgel temperatuuril, võib-olla 10 miljonit kraadi Celsiuse järgi. Kõrge temperatuuri tõttu on neil piisavalt energiat, et ületada oma vastastikune elektritakistus. Kui tuumad on teineteisele väga lähedal, ületab tuumade vaheline atraktiivsus elektrilise vastuseisu ja võimaldab neil sulanduda ning selle tulemusena tekib energia.

Tuumasüntees vs. tuumalõhustumine

Nii lõhustumine kui ka termotuumasüntees on tuumareaktsioonid, mis nihutavad aatomeid, et toota energiat, kuid mis on nende kahe erinevus?

Termotuumasüntees on kahe kergema aatomi liitumine suurema aatomi saamiseks, samas kui lõhustumine on ühe aatomi jagunemine kaheks. Tegemist on põhimõtteliselt vastandlike protsessidega.

Albert Einsteini ennustus, et mass võib muunduda energiaks, inspireeris tuumade jagunemise avastamist. Teadlased alustasid katseid 1939. aastal ja Enrico Fermi ehitas aasta hiljem esimese tuumareaktori.

Suuresti ebastabiilset isotoopi paisatakse kiirendatud kiirete osakestega, tavaliselt neutronitega, mis sunnivad neid põrkuma ebastabiilse isotoobi vastu, vallandades lõhustumise ja purunemise kaheks väiksemaks isotoobiks, kolmeks kiireks neutroniks ja tohutuks energiakoguseks. Uraan-235 kasutatakse neutronina suures enamuses tuumaelektrijaamades.

Toodetud energiat kasutatakse vee soojendamiseks tuumareaktorites, mis seejärel toodavad elektrit. Kiirete neutronite väljalaskmisel, mis muutuvad mürsudeks, käivitavad nad uusi lõhustumisprotsesse, mida nimetatakse ka ahelreaktsioonideks.

Tuuma lõhustumisel tekib suur kogus radioaktiivseid jäätmeid, mis võivad olla ohtlikud ja mida tuleb hoolikalt ladustada - võib-olla sadu aastaid. Tuuma termotuumasünteesi puhul saadakse puhast energiat, mis ei sisalda radioaktiivseid jäätmeid.

Samuti tasub rõhutada, et tuumalõhustumine ei ole looduslik protsess ja seda tuleb esile kutsuda, samas kui tuumasüntees on looduslik protsess, näiteks päike toodab energiat tuumasünteesi abil.

Miks on tuumasüntees oluline?

Termotuumareaktorid suudavad toota energiat minimaalsete või üldse mitte kasvuhoonegaaside, radioaktiivsete jäätmete või muude keskkonnamõjudega. Nad võivad pakkuda praktiliselt piiramatut puhta energia varu, vähendades meie sõltuvust fossiilsetest kütustest ja muudest piiratud energiaallikatest.

Kuna tuumasünteesi reaktorid ei tekita kõrge radioaktiivsusega jäätmeid nagu tuumalõhustumisreaktorid, on nende kõrvaldamine lihtsam. Lisaks sellele ei sisalda jäätmed erinevalt tuumalõhustumisreaktoritest relvaohtlikke radioaktiivseid elemente.

Tuumasünteesi läbimurre

Financial Timesi andmetel õnnestus teadlastel vabastada 2,5 MJ energiat pärast seda, kui nad kasutasid kütuse soojendamiseks laseriga vaid 2,1 MJ. Seda avastust peab kinnitama Lawrence Livermore'i riiklikus laboratooriumis Californias asuv National Ignition Facility (NIF), kuid see on fantastiline uudis.

See on oluline teaduslik saavutus tuumasünteesi valdkonnas, eelkõige seetõttu, et teadlased on esmakordselt edukalt kehtestanud positiivse netoenergiakasumiga tuumasünteesi protsessi.

Loomulikult tuleb veel rohkem tööd teha, et see võimalus oleks teostatav, kuid teaduse jaoks on märkimisväärne samm edasi, et teadlased suutsid toota rohkem energiat, kui nad katset alustasid. See annab teadustööle konteksti ja tähenduse.

levitada visuaalset teaduslikku teabevahetust kogu maailmas

Levitage oma tööd kogu maailmas visuaalsete plakatite abil. Lisaks sellele, et teie teos on sobivam lühikeseks lugemiseks, võib asjatundlikult loodud plakat aidata teie tööl jõuda publikuni, mida te poleks osanud ette kujutada. Plakatid on kergemini kätte saadavad ja levitatavad ning need võivad kindlasti panna inimesi teie uurimistööd meeles pidama.

Kasutage lihtsat plakatite tegija tööriista. Kasutage Mind The Graph.

Suurendada minu uurimistöö illustratsioonidega