Branduolinė sintezė: Lengvai suprantamas įvadas

Mokslininkams pavyko pasiekti reikšmingą proveržį branduolių sintezės srityje, kuris gali atverti kelią gausiai švariai energijai ateityje.

Šį atradimą pavyko padaryti tik dėl daugiau nei pusę amžiaus trukusių branduolių sintezės tyrimų.

Pateikiame lengvai suprantamą įvadą apie branduolių sintezę, kad galėtumėte tinkamai suprasti šią jaudinančią naujieną.

Kas yra branduolinė sintezė?

Branduolių sintezė - tai tam tikras branduolinis procesas, vykstantis, kai du ar daugiau atomų branduolių susijungia, kad susidarytų vienas didesnis branduolys.

Branduolių sintezės reakcijos vyksta materijos būsenoje, vadinamoje plazma, kuri yra karštos, įkrautos dujos, sudarytos iš teigiamų jonų ir laisvai judančių elektronų, pasižyminčios savybėmis, kurios skiriasi nuo kietųjų kūnų, skysčių ar dujų.

Apibendrinant galima teigti, kad branduolių sintezė yra mechanizmas, kuriuo Saulė ir kitos žvaigždės gauna energijos.

Pavyzdžiui: Tričio ir deuterio atomai (atitinkamai vandenilio izotopai Vandenilis-3 ir Vandenilis-2) susijungia ir sukuria neutroną ir helio izotopą. Kartu išsiskiria didžiulis energijos kiekis.

Ši energija gali būti naudojama elektrai gaminti arba kitiems daiktams maitinti. Manoma, kad tai potencialiai begalinis ir švarus energijos šaltinis.

Kad branduoliai susijungtų, jie turi susilieti itin aukštoje temperatūroje, galbūt 10 milijonų laipsnių pagal Celsijų. Dėl aukštos temperatūros jie turi pakankamai energijos, kad įveiktų abipusį elektrinį pasipriešinimą. Kai branduoliai yra labai arti vienas kito, jų tarpusavio branduolinė trauka įveikia elektrinį atstūmimą ir leidžia jiems susijungti bei sukurti energiją.

Branduolių sintezė ir branduolių dalijimasis

Ir skilimas, ir branduolių sintezė yra branduolinės reakcijos, kurių metu atomai pasikeičia ir taip gaunama energija, tačiau kuo jos skiriasi?

Branduolių sintezė - tai dviejų lengvesnių atomų susijungimas, kai susidaro didesnis atomas, o skilimas - tai vieno atomo skilimas į du. Tai iš esmės priešingi procesai.

Alberto Einšteino prognozė, kad masė gali virsti energija, paskatino atrasti branduolio dalijimąsi. Mokslininkai pradėjo eksperimentuoti 1939 m., o po metų Enrikas Fermis (Enrico Fermi) pastatė pirmąjį branduolinį reaktorių.

Labai nestabilus izotopas yra veikiamas greitųjų dalelių, dažniausiai neutronų, kurie yra pagreitinami ir priverčiami atsitrenkti į nestabilų izotopą, sukelti skilimą ir suskilti į du mažesnius izotopus, tris greituosius neutronus ir didžiulį energijos kiekį. Uranas-235 naudojamas kaip neutronas didžiojoje daugumoje branduolinės energijos reaktorių.

Pagaminta energija naudojama vandeniui šildyti branduoliniuose reaktoriuose, kurie vėliau gamina elektros energiją. Greitieji neutronai, išsiskirdami ir tapdami sviediniais, pradeda naujus dalijimosi procesus, dar vadinamus grandininėmis reakcijomis.

Branduolio dalijimosi metu susidaro daug radioaktyviųjų atliekų, kurios gali būti pavojingos ir turi būti kruopščiai saugomos - galbūt šimtus metų. Tuo tarpu branduolių sintezė gamina švarią energiją be radioaktyviųjų atliekų.

Taip pat verta atkreipti dėmesį į tai, kad branduolių dalijimasis nėra natūralus procesas ir turi būti skatinamas, o branduolių sintezė yra natūralus procesas, pavyzdžiui, Saulė gamina energiją branduolių sintezės būdu.

Kodėl branduolinė sintezė yra svarbi?

Branduolių sintezės reaktoriai gali tiekti energiją su minimaliu šiltnamio efektą sukeliančių dujų išmetimu, radioaktyviosiomis atliekomis ar kitomis pasekmėmis aplinkai arba be jų. Jie gali užtikrinti praktiškai neribotą švarios energijos tiekimą, sumažindami mūsų priklausomybę nuo iškastinio kuro ir kitų ribotų energijos šaltinių.

Kadangi branduolių sintezės reaktoriai nesukuria aukšto lygio radioaktyviųjų atliekų kaip branduolių dalijimosi reaktoriai, jas bus lengviau šalinti. Be to, skirtingai nei branduolių dalijimosi reaktorių atveju, atliekose nebus ginklų radioaktyviųjų elementų.

Branduolinės sintezės proveržis

Pasak "Financial Times", mokslininkams pavyko išlaisvinti 2,5 MJ energijos, sunaudojus tik 2,1 MJ kurui įkaitinti lazeriais. Šį atradimą dar turi patvirtinti Nacionalinis uždegimo įrenginys (National Ignition Facility, NIF) Lawrence'o Livermore'o nacionalinėje laboratorijoje Kalifornijoje, tačiau tai fantastiška naujiena.

Tai svarbus mokslinis pasiekimas branduolių sintezės srityje, visų pirma todėl, kad mokslininkams pirmą kartą pavyko sėkmingai sukurti branduolių sintezės procesą, kurio metu gaunama teigiama grynoji energija.

Be abejo, dar reikia daug nuveikti, kad tai taptų įgyvendinama, tačiau tai, kad mokslininkai sugebėjo generuoti daugiau energijos nei pradėdami eksperimentą, yra svarbus mokslo žingsnis į priekį. Tai suteikia tyrimui kontekstą ir prasmę.

skleisti vaizdinę mokslinę komunikaciją visame pasaulyje.

Skleiskite savo darbus visame pasaulyje naudodami vaizdinius plakatus. Gerai sukurtas plakatas ne tik padės jūsų kūrinį perskaityti trumpai, bet ir padės jam pasiekti auditoriją, apie kurią net neįsivaizdavote. Plakatai yra lengviau pristatomi ir platinami, be to, jie tikrai gali priversti žmones prisiminti jūsų tyrimus.

Naudokite paprastą plakatų kūrimo įrankį. Naudokite "Mind The Graph".

Iliustracijomis pagausinkite mano tyrimus