Nukleáris fúzió: Fúzió: Könnyen érthető bevezetés

A tudósok jelentős áttörést értek el a magfúzióban, ami a jövőben bőséges mennyiségű tiszta energiaforrásokhoz vezethet.

Ez a megállapítás csak a több mint fél évszázados magfúziós kutatásoknak köszönhetően volt lehetséges.

Íme egy könnyen érthető bevezető a magfúzióról, hogy megfelelően megértse ezt az izgalmas hírt.

Mi az a magfúzió?

A magfúzió egyfajta nukleáris folyamat, amely akkor következik be, amikor két vagy több atommag egyesül, hogy egyetlen, nagyobb atommagot hozzon létre.

A fúziós reakciók az anyag plazma nevű állapotában játszódnak le, amely egy forró, töltött gáz, amely pozitív ionokból és szabadon mozgó elektronokból áll, és a szilárd anyagoktól, folyadékoktól vagy gázoktól eltérő tulajdonságokkal rendelkezik.

Összefoglalva, a magfúzió az a mechanizmus, amelyen keresztül a A Nap és más csillagok energiát nyernek.

Például: A trícium- és deutériumatomok (hidrogén-3 és hidrogén-2 hidrogénizotópok) egyesülve neutront és héliumizotópot hoznak létre. Ezzel együtt hatalmas mennyiségű energia szabadul fel.

Ez az energia felhasználható elektromos áram előállítására vagy más dolgok működtetésére. Úgy gondolják, hogy ez egy potenciálisan végtelen és tiszta energiaforrás.

A magok összeolvadásához rendkívül magas, talán 10 millió Celsius-fokos hőmérsékleten kell érintkezniük. A magas hőmérséklet miatt elegendő energiával rendelkeznek ahhoz, hogy legyőzzék egymás elektromos ellenállását. Amikor az atommagok nagyon közel kerülnek egymáshoz, a köztük lévő magvonzás legyőzi az elektromos taszítást, és lehetővé teszi, hogy összeolvadjanak, és ennek eredményeként energiát hozzanak létre.

Magfúzió vs. maghasadás

Mind a maghasadás, mind a fúzió olyan nukleáris reakciók, amelyek az atomok elmozdulásával energiát termelnek, de mi a különbség a kettő között?

A fúzió két könnyebb atom egyesülése egy nagyobb atom létrehozásához, míg a hasadás egy atom kettéhasadása. Ezek lényegében ellentétes folyamatok.

Albert Einstein jóslata, miszerint a tömeg energiává alakítható, inspirálta az atommaghasadás felfedezését. A tudósok 1939-ben kezdtek kísérletezni, Enrico Fermi pedig egy évvel később megépítette az első atomreaktort.

Egy nagyrészt instabil izotópot nagysebességű részecskékkel, általában neutronokkal lőnek szét, amelyek felgyorsulnak, és arra kényszerítik őket, hogy ütközzenek az instabil izotóppal, ami a hasadást váltja ki, és két kisebb izotóppá, három nagysebességű neutronná és óriási mennyiségű energiává törik szét. Az urán-235-öt az atomerőművi reaktorok nagy többségében neutronként használják.

A megtermelt energiát a nukleáris reaktorokban víz felmelegítésére használják, amelyek ezt követően villamos energiát termelnek. Miközben a nagy sebességű neutronok kilövellnek, és lövedékké válnak, újabb hasadási folyamatokat indítanak el, amelyeket láncreakciónak is neveznek.

Az atommaghasadás nagy mennyiségű radioaktív hulladékot termel, amely veszélyes lehet, és amelyet gondosan kell tárolni - akár több száz évig is. Míg a magfúzió tiszta energiát termel, amely mentes a radioaktív hulladéktól.

Érdemes felhívni a figyelmet arra is, hogy a maghasadás nem természetes folyamat, és elő kell idézni, míg a magfúzió természetes folyamat, például a Nap a magfúzió révén termel energiát.

Miért fontos a magfúzió?

A fúziós reaktorok minimális üvegházhatású gázkibocsátás, radioaktív hulladék vagy egyéb környezeti következmények nélkül képesek energiát termelni. Gyakorlatilag korlátlan mennyiségű tiszta energiát biztosíthatnának, csökkentve a fosszilis tüzelőanyagoktól és más véges energiaforrásoktól való függőségünket.

Mivel a fúziós reaktorok nem termelnek nagy aktivitású radioaktív hulladékot, mint a hasadási reaktorok, az ártalmatlanítás könnyebb lesz. Továbbá, a hasadási reaktorokkal ellentétben a hulladékok nem tartalmaznak fegyverminőségű radioaktív elemeket.

Nukleáris fúziós áttörés

A Financial Times szerint a tudósoknak sikerült 2,5 MJ energiát felszabadítaniuk, miután csak 2,1 MJ-t használtak fel az üzemanyag lézerrel történő felmelegítésére. Ezt a felfedezést a kaliforniai Lawrence Livermore Nemzeti Laboratóriumban működő Nemzeti Gyújtóberendezésnek (National Ignition Facility, NIF) még hitelesítenie kell, de ez fantasztikus hír.

Ez jelentős tudományos eredmény a magfúzió területén, elsősorban azért, mert ez az első alkalom, hogy a tudósok sikeresen létrehoztak egy olyan magfúziós folyamatot, amely pozitív nettó energiamennyiséggel jár.

Természetesen még mindig van mit tenni ahhoz, hogy ez megvalósíthatóvá váljon, de a tudomány számára jelentős előrelépés, hogy a tudósok több energiát tudtak előállítani, mint amikor a kísérletet elkezdték. Ez adja a kutatás kontextusát és értelmét.

A vizuális tudományos kommunikáció elterjesztése az egész világon

Terjessze munkáját az egész világon vizuális plakátok segítségével. Amellett, hogy munkáját rövidebb olvasásra alkalmassá teszi, egy szakértelemmel készített plakát segíthet abban, hogy munkája olyan közönséghez is eljusson, akiket soha nem is gondolt volna. A plakátok könnyebben kézbesíthetőek és terjeszthetőek, és biztosan elérhetik, hogy az emberek emlékezzenek a kutatására.

Használjon egy egyszerű poszterkészítő eszközt. Használja a Mind The Graphot.

Növelje a kutatásom illusztrációkkal