Fusie zou een doorbraak kunnen zijn in moderne energie

De huidige energiecrisis heeft dat aangetoondde mensheid is niet klaar om kernenergie op te geven, omdat het veel efficiënter is dan hernieuwbare energiebronnen. Het heeft echter een aantal tekortkomingen die bij iedereen bekend zijn. Daarom werken wetenschappers sinds het midden van de vorige eeuw aan de ontwikkeling van een alternatieve energiebron: thermonucleaire fusie. Het is in elk opzicht superieur aan de technologie om energie te verkrijgen door de atoomkern te splitsen, omdat het efficiënter is, tegelijkertijd minder gevaarlijk en over het algemeen milieuvriendelijker. Op deze manier wordt elektriciteit opgewekt zonder uitstoot van kooldioxide in de atmosfeer. Maar wat is de essentie van deze technologie, hoe veelbelovend is ze en hoe dicht zijn wetenschappers bij de implementatie ervan gekomen?

Reactor waarin wetenschappers thermonucleaire fusie reproduceren

De inhoud

• 1 fusie
• 2 Wat zijn de voordelen van kernfusie
• 3 Thermonucleaire fusie in terrestrische omstandigheden
• 4 Een doorbraak in fusie-energie - welk succes is behaald?

Thermonucleaire fusie

Thermonucleaire kernfusie werd voor het eerst ontdekt in 1920jaar. Al in het begin van de jaren vijftig begonnen wetenschappers eraan te werken om het onder de knie te krijgen en te gebruiken voor het opwekken van elektriciteit. Talrijke studies en experimenten waren echter niet succesvol. Op een gegeven moment besloten wetenschappers zelfs dat het onmogelijk was om kernfusie helemaal onder de knie te krijgen.

Maar ondanks deze ontoegankelijkheid is het precies zoDankzij kernfusie bestaat er leven op aarde. Bovendien voelen we het elke dag aan onszelf. Ja, de warmte en het licht die van de zon uitgaan, ontstaan ​​precies als gevolg van thermonucleaire fusie. De reactie vindt echter op natuurlijke wijze plaats in de kern van een ster onder bepaalde omstandigheden - extreem hoge temperatuur en druk. Wetenschappers daarentegen moeten dezelfde reactie reproduceren, alleen in onze aardse omstandigheden, wat veel moeilijker is.

Op de zon vindt kernfusie plaats, waarbij enorme energie wordt geproduceerd.

Wat is de essentie van thermonucleaire fusie?Traditionele kernenergie is gebaseerd op de deling van een zware kern in twee lichtere. Bij het splitsen van een atoomkern komt een grote hoeveelheid energie vrij. Alle kerncentrales werken op basis van dit principe, ook de kleine modulaire reactoren, waar we het nog niet zo lang geleden over hadden.

Bij thermonucleaire fusie gebeurt alles metprecies het tegenovergestelde - twee lichte kernen botsen met grote snelheid op elkaar en versmelten tot één kern. Tegelijkertijd wordt er ook kolossale energie opgewekt, die kan worden omgezet in elektriciteit.

Wat zijn de voordelen van thermonucleaire fusie

Tijdens thermonucleaire fusie komt het in vier vrijkeer meer energie dan kernsplijting en vier miljoen keer meer energie dan het verbranden van kolen of gas. Maar dit is verre van het enige voordeel van deze technologie. Conventionele reactoren hebben splijtstof nodig - uraniumstaven - die radioactief zijn. Tijdens de reactie wordt plutonium gevormd, dat ook radioactief is. Dit is misschien wel een van de belangrijkste nadelen van kernenergie.

Thermonucleaire energie is milieuvriendelijker en veiliger dan kernenergie

Wat betreft thermonucleaire fusie, voor zijnDeuterium (zware waterstof), dat helemaal geen straling uitzendt, evenals tritium, een isotoop van waterstof, wordt beschouwd als het optimale materiaal voor implementatie. Hoewel tritium radioactief is, is het minder gevaarlijk vanwege de geringe en relatief korte duur van de straling. Zo lost thermonucleaire fusie het probleem van nucleair afval op.

Deuterium is overvloedig aanwezig in zeewater en tritium kan kunstmatig door wetenschappers worden gemaakt door lithium met neutronen te bestralen. Dat wil zeggen, brandstof voor thermonucleaire fusie is niet duur en betaalbaar.

Bovendien is thermonucleaire energie meerveiliger dan kernfusie, aangezien thermonucleaire fusie op elk moment kan worden gestopt. Bovendien stopt de reactie zelf als de omstandigheden veranderen, bijvoorbeeld als de temperatuur stijgt of daalt. Dit betekent dat thermonucleaire stations geen potentieel gevaar met zich meebrengen.

Thermonucleaire fusie omvat het combineren van twee lichte kernen tot één

Thermonucleaire fusie in terrestrische omstandigheden

Plasma is nodig om de reactie te reproducerendat wil zeggen, bepaalde gassen verhitten tot een temperatuur van 150 miljoen graden Celsius. Dit is vele malen hoger dan de temperatuur van de zonnekern. Om te begrijpen: een plasma dat tot een dergelijke temperatuur is verwarmd, is bijna 1 miljoen keer lichter dan lucht, omdat al zijn protonen en neutronen gescheiden zijn. Zoals we hierboven zeiden, doen de meest geschikte omstandigheden voor thermonucleaire fusie zich voor wanneer plasma wordt gemaakt van deuterium en tritium.

Wanneer deze stoffen optimaal worden verwarmdtemperatuur, botsen atoomkernen met grote snelheid op elkaar, wat resulteert in het vrijkomen van warmte, dat wil zeggen, de energie die kan worden omgezet in elektriciteit. Dit is echter waar het serieuze probleem van deze technologie ligt. Hoe paradoxaal het ook mag klinken, naarmate de temperatuur stijgt, neemt de snelheid waarmee deeltjes botsen af. Dat wil zeggen, het plasma lijkt uit te schakelen en er komt geen thermonucleaire fusie meer voor. In feite biedt dit effect zekerheid.

Een bijproduct van fusie is helium, een veilig inert gas.

Een doorbraak in fusie-energie - welk succes is behaald?

Dat maakte het Amerikaanse ministerie van Energie op 13 december bekenddat wetenschappers een technologische doorbraak hebben weten te realiseren op het gebied van thermonucleaire energie. Maar wat is precies de doorbraak? Voor het eerst zijn wetenschappers erin geslaagd om meer energie uit thermonucleaire fusie te halen dan werd besteed aan het reproduceren ervan.

Echter, vóór de oprichting van een volwaardige thermonucleairereactoren en het op industriële schaal opwekken van elektriciteit is nog ver weg. Volgens de wetenschappers zelf is het als het verbranden van hout of het krijgen van elektriciteit uit een kolencentrale. Tot nu toe zijn ze er alleen in geslaagd om "brandhout te verbranden". Om een ​​netto toename van energie te verkrijgen, moesten wetenschappers een van de grootste en krachtigste lasers ter wereld gebruiken. Simpel gezegd, tot nu toe was het alleen mogelijk om energie te verkrijgen onder laboratoriumomstandigheden.

Om thermonucleaire fusie te reproduceren, gebruikten wetenschappers een krachtige laser

Om een ​​industriële thermonuclear te creërende reactor zal kolossale middelen nodig hebben. Bovendien is het probleem van de materialen waaruit de reactor gemaakt gaat worden nog niet opgelost. Ze moeten extreem sterk zijn, omdat een thermonucleaire reactie ze zwaar zal belasten.

Zorg ervoor dat je je abonneert op het YANDEX.ZEN-KANAAL, waar echt opwindende en opwindende materialen op je wachten.

Er moet ook rekening mee worden gehouden dat tijdens thermonucleairBij de reactie komt een grote hoeveelheid warmte-energie vrij. Daarom moeten wetenschappers nog steeds apparatuur ontwikkelen die deze energie efficiënt in elektriciteit kan omzetten. Toch zijn wetenschappers optimistisch. Volgens hen zal tegen het einde van dit decennium een ​​volwaardige experimentele reactor operationeel zijn en zal binnen 30 jaar de eerste demonstratiecentrale worden gerealiseerd.