Kodolsintēze: Viegli saprotams ievads

Zinātnieki ir veikuši nozīmīgu atklājumu kodolsintēzes jomā, kas nākotnē varētu pavērt durvis uz bagātīgu tīras enerģijas ieguvi.

Šo atklājumu bija iespējams izdarīt tikai pateicoties vairāk nekā pusgadsimtu ilgiem kodolsintēzes pētījumiem.

Šeit ir viegli saprotams ievads par kodolsintēzi, lai jūs varētu pareizi saprast šo aizraujošo jaunumu.

Kas ir kodolsintēze?

Kodolsintēze ir kodoltermiskais process, kas notiek, kad divi vai vairāki atomu kodoli apvienojas, lai iegūtu vienu lielāku kodolu.

Kodolsintēzes reakcijas notiek vielas stāvoklī, ko dēvē par plazmu, kas ir karsta, uzlādēta gāze, ko veido pozitīvi joni un brīvi kustīgi elektroni un kas atšķiras no cietām vielām, šķidrumiem vai gāzēm.

Rezumējot, kodolsintēze ir mehānisms, ar kura palīdzību kodols Saule un citas zvaigznes iegūst enerģiju.

Piemēram: Tritija un deitērija atomi (attiecīgi ūdeņraža izotopi Ūdeņradis-3 un Ūdeņradis-2) apvienojas, lai radītu neitronu un hēlija izotopu. Līdz ar to izdalās milzīgs enerģijas daudzums.

Šo enerģiju var izmantot, lai ražotu elektrību vai darbinātu citas lietas. Tiek uzskatīts, ka tas ir potenciāli bezgalīgs un tīrs enerģijas avots.

Lai kodoli saplūstu, tiem jāsaskaras ārkārtīgi augstā temperatūrā, iespējams, 10 miljonu grādu pēc Celsija. Augstās temperatūras dēļ tiem ir pietiekami daudz enerģijas, lai pārvarētu savstarpējo elektrisko pretestību. Kad kodoli atrodas ļoti tuvu viens otram, kodolu savstarpējā pievilkšanās pārvar elektrisko pretestību un ļauj tiem saplūst, kā rezultātā rodas enerģija.

Kodolsintēze pret kodola skaldīšanu

Gan kodola skaldīšanās, gan kodolsintēze ir kodolreakcijas, kurās notiek atomu maiņa, lai iegūtu enerģiju, bet kāda ir atšķirība starp tām?

Kodolsintēze ir divu vieglāku atomu savienošanās, lai iegūtu lielāku atomu, savukārt skaldīšanās ir viena atoma sadalīšanās divās daļās. Būtībā tie ir pretēji procesi.

Alberta Einšteina pareģojums, ka masu var pārvērst enerģijā, iedvesmoja kodola dalīšanās atklājumu. Zinātnieki sāka eksperimentēt 1939. gadā, un gadu vēlāk Enriko Fermi uzbūvēja pirmo kodolreaktoru.

Pārsvarā nestabils izotops tiek uzspridzināts ar ātrdarbīgām daļiņām, parasti neitroniem, kas tiek paātrināti, piespiežot tos sadurties ar nestabilo izotopu, izraisot skaldīšanos un sadalīšanos divos mazākos izotopos, trīs ātrdarbīgos neitronos un milzīgā daudzumā enerģijas. Urānu-235 izmanto kā neitronu lielākajā daļā kodolreaktoru.

Iegūtā enerģija tiek izmantota, lai uzsildītu ūdeni kodolreaktoros, kas pēc tam ražo elektroenerģiju. Kamēr ātrie neitroni tiek izvadīti un kļūst par lādiņiem, tie izraisa jaunus skaldīšanās procesus, ko dēvē arī par ķēdes reakcijām.

Kodolskaldīšanas procesā rodas liels daudzums radioaktīvo atkritumu, kas var būt bīstami un rūpīgi jāuzglabā - iespējams, simtiem gadu. Savukārt kodolsintēze ražo tīru enerģiju bez radioaktīviem atkritumiem.

Ir vērts arī uzsvērt, ka kodola skaldīšanās nav dabisks process un to ir jāinducē, savukārt kodolsintēze ir dabisks process, piemēram, saule ražo enerģiju kodolsintēzes ceļā.

Kāpēc kodolsintēze ir svarīga?

Kodolsintēzes reaktoriem ir spēja nodrošināt elektroenerģiju ar minimālām siltumnīcefekta gāzu emisijām, radioaktīvajiem atkritumiem vai citām sekām videi. Tie varētu nodrošināt praktiski neierobežotu tīras enerģijas piegādi, samazinot mūsu atkarību no fosilā kurināmā un citiem ierobežotiem enerģijas avotiem.

Tā kā kodolsintēzes reaktori nerada augsta radioaktivitātes līmeņa atkritumus kā skaldīšanas reaktori, to apglabāšana būs vienkāršāka. Turklāt atšķirībā no skaldīšanas reaktoriem atkritumos nebūs ieroču kategorijas radioaktīvo elementu.

Kodolsintēzes izrāviens

Saskaņā ar Financial Times datiem zinātniekiem izdevās atbrīvot 2,5 MJ enerģijas pēc tam, kad degvielas sildīšanai ar lāzeriem tika izmantoti tikai 2,1 MJ. Šis atklājums ir jāapstiprina Nacionālajā aizdedzes iekārtā (NIF) Lorensa Livermora Nacionālajā laboratorijā Kalifornijā, taču tā ir fantastiska ziņa.

Tas ir nozīmīgs zinātnisks sasniegums kodolsintēzes jomā, galvenokārt tāpēc, ka pirmo reizi zinātnieki ir veiksmīgi izveidojuši kodolsintēzes procesu ar pozitīvu neto enerģijas pieaugumu.

Protams, vēl ir daudz darāmā, lai šo iespēju varētu īstenot, taču tas, ka zinātniekiem izdevās saražot vairāk enerģijas nekā eksperimenta sākumā, ir nozīmīgs solis uz priekšu zinātnes attīstībā. Tas pētījumam piešķir kontekstu un nozīmi.

Vizuālās zinātniskās komunikācijas izplatīšana visā pasaulē

Izplatiet savu darbu visā pasaulē, izmantojot vizuālos plakātus. Papildus tam, ka jūsu darbs ir piemērots īslaicīgai lasīšanai, prasmīgi izveidots plakāts var palīdzēt jūsu darbam sasniegt auditoriju, par kādu jūs nekad neesat iedomājies. Plakāti ir vieglāk piegādājami un izplatāmi, un tie noteikti var likt cilvēkiem atcerēties jūsu pētījumu.

Izmantojiet vienkāršu plakātu veidošanas rīku. Izmantojiet Mind The Graph.

Palielini manu pētījumu ar ilustrācijām