Πυρηνικά πώς λειτουργούν οι αντιδραστήρες σύντηξης
Η πυρηνική σύντηξη είναι η διαδικασία συνδυασμού δύο ατόμων σε ένα, απελευθερώνοντας μια μεγάλη ποσότητα ενέργειας. Αυτή η διαδικασία είναι αυτό που εξουσιάζει τον ήλιο και τα αστέρια. Οι επιστήμονες εργάζονται για την ανάπτυξη αντιδραστήρων πυρηνικής σύντηξης που μπορούν να αξιοποιήσουν αυτήν την ενέργεια για χρήση στη Γη.
τα βασικά της πυρηνικής σύντηξης
Η πυρηνική σύντηξη συμβαίνει όταν οι πυρήνες δύο ατόμων συνδυάζονται για να σχηματίσουν έναν νέο, βαρύτερο πυρήνα. Αυτό απελευθερώνει μια μεγάλη ποσότητα ενέργειας επειδή η μάζα του νέου πυρήνα είναι μικρότερη από το άθροισμα των μαζών των δύο αρχικών πυρήνων. Η διαφορά στη μάζα μετατρέπεται σε ενέργεια σύμφωνα με τη διάσημη εξίσωση του Einstein, E =Mc^2.
Η ποσότητα ενέργειας που απελευθερώνεται από την πυρηνική σύντηξη είναι πολύ μεγαλύτερη από την ποσότητα ενέργειας που απελευθερώνεται από την πυρηνική σχάση, τη διαδικασία που εξουσιοδοτεί τους πυρηνικούς σταθμούς. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι η πυρηνική σχάση περιλαμβάνει τη διάσπαση των ατόμων, ενώ η πυρηνική σύντηξη περιλαμβάνει το συνδυασμό των ατόμων μαζί.
Πώς λειτουργούν οι αντιδραστήρες πυρηνικής σύντηξης
Οι αντιδραστήρες πυρηνικής σύντηξης λειτουργούν με θέρμανση αερίου υδρογόνου σε εξαιρετικά υψηλές θερμοκρασίες. Αυτό προκαλεί τη διάσπαση των ατόμων υδρογόνου σε ηλεκτρόνια και πρωτόνια. Στη συνέχεια, τα πρωτόνια επιταχύνονται και συγκρούονται μαζί, τα συγχωνεύοντάς τα σε άτομα ηλίου. Αυτή η διαδικασία απελευθερώνει μια μεγάλη ποσότητα ενέργειας με τη μορφή θερμότητας και φωτός.
Η θερμότητα και το φως από την αντίδραση πυρηνικής σύντηξης μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη δημιουργία ηλεκτρικής ενέργειας. Αυτή η διαδικασία είναι παρόμοια με τον τρόπο με τον οποίο η θερμότητα και το φως από τον ήλιο χρησιμοποιούνται για τη δημιουργία ηλεκτρικής ενέργειας σε μονάδες ηλιακής ενέργειας.
Προκλήσεις της πυρηνικής σύντηξης
Υπάρχουν ορισμένες προκλήσεις που πρέπει να ξεπεραστούν προκειμένου να αναπτυχθούν αντιδραστήρες πυρηνικής σύντηξης που είναι εμπορικά βιώσιμοι. Αυτές οι προκλήσεις περιλαμβάνουν:
* Επίτευξη αρκετά υψηλής θερμοκρασίας για τη συγχώνευση των ατόμων υδρογόνου
* Περιορισμός του πλάσματος αρκετά καιρό για να συμβεί η σύντηξη
* Αφαίρεση της τέφρας ηλίου που παράγεται από την αντίδραση σύντηξης
* Ανάπτυξη υλικών που μπορούν να αντέξουν τις ακραίες συνθήκες μέσα σε έναν αντιδραστήρα σύντηξης
Πρόοδος στους αντιδραστήρες πυρηνικής σύντηξης
Οι επιστήμονες σημειώνουν πρόοδο στην υπέρβαση των προκλήσεων της πυρηνικής σύντηξης. Το 2018, οι ερευνητές του κοινού European Torus (JET) στο Ηνωμένο Βασίλειο πέτυχαν μια ρεκόρ αντίδρασης σύντηξης που παρήγαγε 59 megajoules ενέργειας. Αυτό είναι ισοδύναμο με την ποσότητα ενέργειας που θα μπορούσε να παραχθεί με καύση περίπου 14 γαλόνια βενζίνης.
Ενώ αυτό είναι ένα σημαντικό επίτευγμα, απέχει πολύ από την ποσότητα ενέργειας που θα χρειαζόταν για την εξουσία ενός εμπορικού αντιδραστήρα σύντηξης. Ωστόσο, είναι ένα σημάδι ότι σημειώνεται πρόοδος και ότι η πυρηνική σύντηξη μπορεί μια μέρα να είναι μια βιώσιμη πηγή ενέργειας για τον κόσμο.
