Jadrová fúzia: Zrozumiteľný úvod

Vedcom sa podaril významný objav v oblasti jadrovej fúzie, ktorý by mohol v budúcnosti otvoriť dvere k dostatku čistej energie.

Toto zistenie bolo možné len vďaka viac ako polstoročiu výskumu jadrovej fúzie.

Tu je zrozumiteľný úvod do jadrovej fúzie, aby ste mohli správne pochopiť túto vzrušujúcu novinku.

Čo je jadrová fúzia?

Jadrová syntéza je druh jadrového procesu, ktorý nastáva, keď sa dve alebo viac atómových jadier spojí a vytvorí jedno väčšie jadro.

Fúzne reakcie prebiehajú v stave hmoty známom ako plazma, čo je horúci, nabitý plyn zložený z kladných iónov a voľne sa pohybujúcich elektrónov s vlastnosťami odlišnými od pevných látok, kvapalín alebo plynov.

Jadrová fúzia je mechanizmus, ktorým sa Slnko a iné hviezdy získavajú energiu.

Napríklad: atómy trícia a deutéria (izotopy vodíka Vodík-3 a Vodík-2) sa spájajú a vytvárajú neutrón a izotop hélia. Spolu s tým sa uvoľňuje obrovské množstvo energie.

Táto energia sa môže použiť na výrobu elektriny alebo na napájanie iných vecí. Predpokladá sa, že je to potenciálne nekonečný a čistý zdroj energie.

Aby sa jadrá spojili, musia sa kontaktovať pri mimoriadne vysokých teplotách, možno až 10 miliónov stupňov Celzia. Vďaka vysokej teplote majú dostatok energie na prekonanie vzájomného elektrického odporu. Keď sú jadrá veľmi blízko pri sebe, jadrová príťažlivosť medzi nimi prekoná elektrické odpudzovanie a umožní im splynutie, ktorého výsledkom je vytvorenie energie.

Jadrová fúzia vs. jadrové štiepenie

Štiepenie aj fúzia sú jadrové reakcie, pri ktorých sa premiestňujú atómy a vzniká energia, ale aký je medzi nimi rozdiel?

Fúzia je spojenie dvoch ľahších atómov s cieľom vytvoriť väčší atóm, zatiaľ čo štiepenie je rozdelenie jedného atómu na dva. V podstate ide o protichodné procesy.

Predpoveď Alberta Einsteina, že hmotnosť sa môže premeniť na energiu, inšpirovala objav delenia jadier. Vedci začali experimentovať v roku 1939 a o rok neskôr Enrico Fermi postavil prvý jadrový reaktor.

Prevažne nestabilný izotop je zasiahnutý vysokorýchlostnými časticami, spravidla neutrónmi, ktoré sú urýchlené a nútia ich naraziť do nestabilného izotopu, čím sa spustí štiepenie a rozpad na dva menšie izotopy, tri vysokorýchlostné neutróny a obrovské množstvo energie. Urán-235 sa používa ako neutrón vo veľkej väčšine jadrových reaktorov.

Vyrobená energia sa využíva na ohrev vody v jadrových reaktoroch, ktoré následne vyrábajú elektrickú energiu. Kým sa vysokorýchlostné neutróny vybijú a stanú sa projektilmi, spustia nové štiepne procesy, známe aj ako reťazové reakcie.

Pri štiepení jadra vzniká veľké množstvo rádioaktívneho odpadu, ktorý môže byť nebezpečný a musí sa starostlivo skladovať - možno aj stovky rokov. Jadrová fúzia produkuje čistú energiu bez rádioaktívneho odpadu.

Treba tiež zdôrazniť, že štiepenie jadier nie je prirodzený proces a musí byť vyvolané, zatiaľ čo jadrová fúzia je prirodzený proces, napr. Slnko vyrába energiu prostredníctvom jadrovej fúzie.

Prečo je jadrová fúzia dôležitá?

Fúzne reaktory sú schopné poskytovať energiu s minimálnymi alebo žiadnymi emisiami skleníkových plynov, rádioaktívnym odpadom alebo inými environmentálnymi dôsledkami. Mohli by poskytnúť prakticky neobmedzené zásoby čistej energie, čím by sa znížila naša závislosť od fosílnych palív a iných obmedzených zdrojov energie.

Keďže fúzne reaktory neprodukujú vysokoaktívny odpad ako štiepne reaktory, ich likvidácia bude jednoduchšia. Okrem toho, na rozdiel od štiepnych reaktorov, odpad nebude obsahovať rádioaktívne prvky vhodné na výrobu zbraní.

Prelom v oblasti jadrovej fúzie

Podľa Financial Times sa vedcom podarilo uvoľniť 2,5 MJ energie po tom, čo na ohrev paliva pomocou lasera použili len 2,1 MJ. Tento objav musí potvrdiť Národné zapaľovacie zariadenie (NIF) v Národnom laboratóriu Lawrencea Livermora v Kalifornii, ale je to fantastická správa.

Ide o významný vedecký úspech v oblasti jadrovej fúzie, predovšetkým preto, že vedci po prvýkrát úspešne vytvorili proces jadrovej fúzie s kladným čistým energetickým ziskom.

Samozrejme, je potrebné vykonať ešte veľa práce, aby sa táto možnosť stala realizovateľnou, ale pre vedu je významným krokom vpred, že vedci dokázali vygenerovať viac energie ako na začiatku experimentu. To dáva výskumu kontext a zmysel.

Šírenie vizuálnej vedeckej komunikácie po celom svete

Rozšírte svoju prácu po celom svete pomocou vizuálnych plagátov. Okrem toho, že sa vaša práca hodí na krátke čítanie, odborne vytvorený plagát môže pomôcť vašej práci osloviť publikum, o ktorom ste ani netušili. Plagáty sa ľahšie doručujú a šíria a určite môžu spôsobiť, že si ľudia váš výskum zapamätajú.

Použite jednoduchý nástroj na tvorbu plagátov. Použite nástroj Mind The Graph.

Zvýšte svoj výskum pomocou ilustrácií