Jedrska fuzija: Enostavno razumljiv uvod

Znanstveniki so dosegli pomemben napredek na področju jedrske fuzije, ki bi lahko v prihodnosti odprl vrata za obilico čiste energije.

Ta ugotovitev je bila mogoča le zaradi več kot pol stoletja trajajočih raziskav jedrske fuzije.

V nadaljevanju vam predstavljamo razumljiv uvod v jedrsko fuzijo, da boste lahko pravilno razumeli to vznemirljivo novico.

Kaj je jedrska fuzija?

Jedrska fuzija je vrsta jedrskega procesa, ki se zgodi, ko se dve ali več atomskih jeder združi v eno večje jedro.

Fuzijske reakcije potekajo v stanju snovi, znanem kot plazma, ki je vroč, nabit plin, sestavljen iz pozitivnih ionov in prosto gibajočih se elektronov, z značilnostmi, ki se razlikujejo od trdnih snovi, tekočin ali plinov.

Če povzamemo, je jedrska fuzija mehanizem, s katerim Sonce in druge zvezde pridobivajo energijo.

Na primer: Pri kombinaciji atomov tritija in devterija (izotopov vodika Vodik-3 oziroma Vodik-2) nastaneta nevtron in izotop helija. Pri tem se sprosti ogromna količina energije.

Ta energija se lahko uporabi za proizvodnjo električne energije ali napajanje drugih stvari. To naj bi bil potencialno neskončen in čist vir energije.

Za zlitje se morajo jedra stikati pri izredno visokih temperaturah, morda 10 milijonov stopinj Celzija. Zaradi visoke temperature imajo dovolj energije, da premagajo medsebojni električni upor. Ko sta si jedra zelo blizu, jedrska privlačnost med njima premaga električni upor in jima omogoči zlitje ter posledično ustvarjanje energije.

Jedrska fuzija in jedrska fisija

Tako cepitev kot fuzija sta jedrski reakciji, pri katerih se atomi premikajo in proizvajajo energijo, vendar kakšna je razlika med njima?

Fuzija je združitev dveh lažjih atomov, pri čemer nastane večji atom, medtem ko je cepitev razcep enega atoma na dva. V bistvu gre za nasprotujoča si procesa.

Napoved Alberta Einsteina, da se masa lahko pretvori v energijo, je spodbudila odkritje delitve jeder. Znanstveniki so začeli eksperimentirati leta 1939, leto pozneje pa je Enrico Fermi zgradil prvi jedrski reaktor.

Večinoma nestabilen izotop se razstreli z visokohitrostnimi delci, običajno nevtroni, ki so pospešeni, zato trčijo v nestabilni izotop, kar sproži cepitev in razbitje na dva manjša izotopa, tri visokohitrostne nevtrone in ogromno količino energije. Uran-235 se uporablja kot nevtron v veliki večini jedrskih reaktorjev.

Proizvedena energija se uporablja za segrevanje vode v jedrskih reaktorjih, ki nato proizvajajo električno energijo. Medtem ko se hitri nevtroni sproščajo in postanejo izstrelki, sprožijo nove cepitvene procese, znane tudi kot verižne reakcije.

Pri jedrski cepitvi nastaja velika količina radioaktivnih odpadkov, ki so lahko nevarni in jih je treba skrbno skladiščiti - morda tudi več sto let. Jedrska fuzija pa proizvaja čisto energijo brez radioaktivnih odpadkov.

Prav tako je treba opozoriti, da jedrska fisija ni naravni proces in jo je treba spodbuditi, medtem ko je jedrska fuzija naravni proces, npr. sonce proizvaja energijo z jedrsko fuzijo.

Zakaj je jedrska fuzija pomembna?

Fuzijski reaktorji lahko zagotavljajo električno energijo z minimalnimi emisijami toplogrednih plinov, radioaktivnimi odpadki ali drugimi okoljskimi posledicami ali brez njih. Lahko bi zagotovili praktično neomejeno zalogo čiste energije in tako zmanjšali našo odvisnost od fosilnih goriv in drugih omejenih virov energije.

Ker fuzijski reaktorji ne proizvajajo visoko radioaktivnih odpadkov kot fisijski, bo njihovo odlaganje lažje. Poleg tega odpadki v nasprotju s fisijskimi reaktorji ne bodo vsebovali radioaktivnih elementov, primernih za orožje.

Preboj na področju jedrske fuzije

Po poročanju časopisa Financial Times je znanstvenikom uspelo sprostiti 2,5 MJ energije, potem ko so za segrevanje goriva z laserji porabili le 2,1 MJ. To odkritje mora potrditi Nacionalni center za vžig (NIF) v Nacionalnem laboratoriju Lawrence Livermore v Kaliforniji, vendar je to fantastična novica.

To je pomemben znanstveni dosežek na področju jedrske fuzije, predvsem zato, ker so znanstveniki prvič uspešno vzpostavili proces jedrske fuzije s pozitivnim neto energijskim izidom.

Seveda bo treba še veliko storiti, da bo to izvedljiva možnost, vendar je pomemben korak naprej za znanost, da so znanstveniki uspeli pridobiti več energije, kot so je pridobili na začetku poskusa. To daje raziskavi kontekst in pomen.

širjenje vizualne znanstvene komunikacije po vsem svetu.

Svoje delo razširite po vsem svetu z uporabo vizualnih plakatov. Poleg tega, da je vaše delo primernejše za kratko branje, lahko strokovno izdelan plakat pomaga, da vaše delo doseže občinstvo, ki si ga nikoli niste predstavljali. Plakati se lažje dostavljajo in širijo, zaradi njih pa si lahko ljudje zagotovo zapomnijo vašo raziskavo.

Uporabite preprosto orodje za izdelavo plakatov. Uporabite program Mind The Graph.

Povečajte število mojih raziskav z ilustracijami