Fuzja jądrowa: Łatwe do zrozumienia wprowadzenie

Naukowcy dokonali znaczącego przełomu w dziedzinie fuzji jądrowej, który może otworzyć drzwi do czystej energii w przyszłości.

Odkrycie to było możliwe tylko dzięki trwającym ponad pół wieku badaniom nad fuzją jądrową.

Oto łatwe do zrozumienia wprowadzenie do fuzji jądrowej, abyś mógł właściwie zrozumieć tę ekscytującą wiadomość.

Czym jest fuzja jądrowa?

Fuzja jądrowa to rodzaj procesu jądrowego, który zachodzi, gdy dwa lub więcej jąder atomowych łączy się, tworząc jedno, większe jądro.

Reakcje syntezy jądrowej zachodzą w stanie materii znanym jako plazma, która jest gorącym, naładowanym gazem składającym się z dodatnich jonów i swobodnie poruszających się elektronów o właściwościach różniących się od ciał stałych, cieczy lub gazów.

Podsumowując, fuzja jądrowa jest mechanizmem, dzięki któremu powstaje Słońce i inne gwiazdy uzyskują energię.

Na przykład: Atomy trytu i deuteru (izotopy wodoru, odpowiednio wodór-3 i wodór-2) łączą się, generując neutron i izotop helu. Wraz z tym uwalniana jest ogromna ilość energii.

Energia ta może być wykorzystywana do wytwarzania energii elektrycznej lub zasilania innych rzeczy. Uważa się, że jest to potencjalnie nieskończone i czyste źródło energii.

Aby doszło do fuzji, jądra muszą zetknąć się ze sobą w niezwykle wysokiej temperaturze, być może 10 milionów stopni Celsjusza. Ze względu na wysoką temperaturę, mają one wystarczająco dużo energii, aby pokonać wzajemny opór elektryczny. Gdy jądra znajdują się bardzo blisko siebie, przyciąganie jądrowe między nimi przezwycięża odpychanie elektryczne i pozwala im się stopić, a w rezultacie wytworzyć energię.

Synteza jądrowa a rozszczepienie jądra atomowego

Zarówno rozszczepienie, jak i synteza jądrowa są reakcjami jądrowymi, które zmieniają atomy w celu wytworzenia energii, ale jaka jest różnica między nimi?

Fuzja to połączenie dwóch lżejszych atomów w celu wytworzenia większego atomu, podczas gdy rozszczepienie to rozszczepienie jednego atomu na dwa. Są to zasadniczo przeciwstawne procesy.

Przewidywania Alberta Einsteina, że masa może zostać przekształcona w energię, zainspirowały odkrycie podziału jądra. Naukowcy rozpoczęli eksperymenty w 1939 roku, a rok później Enrico Fermi zbudował pierwszy reaktor jądrowy.

W dużej mierze niestabilny izotop jest wysadzany szybkimi cząstkami, zazwyczaj neutronami, które są przyspieszane, zmuszając je do zderzenia się z niestabilnym izotopem, wyzwalając rozszczepienie i rozpad na dwa mniejsze izotopy, trzy szybkie neutrony i ogromną ilość energii. Uran-235 jest wykorzystywany jako neutron w większości reaktorów jądrowych.

Wytworzona energia jest wykorzystywana do podgrzewania wody w reaktorach jądrowych, które następnie wytwarzają energię elektryczną. Podczas gdy neutrony o dużej prędkości są uwalniane i stają się pociskami, rozpoczynają nowe procesy rozszczepienia, znane również jako reakcje łańcuchowe.

Rozszczepienie jądrowe generuje dużą ilość odpadów radioaktywnych, które mogą być niebezpieczne i muszą być starannie przechowywane - być może przez setki lat. Podczas gdy fuzja jądrowa wytwarza czystą energię, wolną od odpadów radioaktywnych.

Warto również podkreślić, że rozszczepienie jądra atomowego nie jest procesem naturalnym i musi być indukowane, podczas gdy fuzja jądrowa jest procesem naturalnym, np. słońce wytwarza energię poprzez fuzję jądrową.

Dlaczego fuzja jądrowa jest ważna?

Reaktory termojądrowe są w stanie dostarczać energię przy minimalnej lub zerowej emisji gazów cieplarnianych, odpadów radioaktywnych lub innych konsekwencji dla środowiska. Mogą one zapewnić praktycznie nieograniczone dostawy czystej energii, zmniejszając naszą zależność od paliw kopalnych i innych ograniczonych źródeł energii.

Ponieważ reaktory termojądrowe nie generują wysokoaktywnych odpadów radioaktywnych, tak jak reaktory rozszczepieniowe, ich utylizacja będzie łatwiejsza. Co więcej, w przeciwieństwie do reaktorów rozszczepieniowych, odpady nie będą zawierać pierwiastków promieniotwórczych o jakości broni.

Przełom w fuzji jądrowej

Według Financial Times, naukowcom udało się uwolnić 2,5 MJ energii po wykorzystaniu zaledwie 2,1 MJ do podgrzania paliwa za pomocą laserów. Odkrycie to musi zostać potwierdzone przez National Ignition Facility (NIF) w Lawrence Livermore National Laboratory w Kalifornii, ale jest to fantastyczna wiadomość.

Jest to znaczące osiągnięcie naukowe w dziedzinie fuzji jądrowej, przede wszystkim dlatego, że po raz pierwszy naukowcom udało się stworzyć proces fuzji jądrowej z dodatnim przyrostem energii netto.

Oczywiście, wciąż pozostaje jeszcze wiele do zrobienia, aby uczynić tę opcję wykonalną, ale jest to znaczący krok naprzód dla nauki, że naukowcy byli w stanie wygenerować więcej energii niż na początku eksperymentu. Zapewnia to kontekst i znaczenie badań.

Rozpowszechnianie wizualnej komunikacji naukowej na całym świecie

Rozpowszechniaj swoją pracę na całym świecie za pomocą wizualnych plakatów. Oprócz tego, że Twoja praca nadaje się do krótkiej lektury, fachowo stworzony plakat może pomóc Twojej pracy dotrzeć do odbiorców, których nigdy sobie nie wyobrażałeś. Plakaty są łatwiejsze w dostarczaniu i rozpowszechnianiu i z pewnością mogą sprawić, że ludzie zapamiętają twoje badania.

Użyj łatwego narzędzia do tworzenia plakatów. Użyj Mind The Graph.

Zwiększ moje badania dzięki ilustracjom