punct vedere

Tehnologie sci-fi vs. știință: O stea pe masă

Cu cât o civilizație este mai avansată, cu atât sunt mai mari cerințele de energie. Prin urmare, oamenii de știință caută de mult timp înlocuitori pentru combustibili fosili neecologici și ineficienți. Mai multe instituții științifice se concentrează pe fuziunea nucleară.

Stea pe Pământ

Fuziunea nucleară este o reacție care face strălucirea stelelor. Este procesul opus fisiunii - în loc de degradarea nucleelor ​​grele, atomii simpli sunt fuzionați în alții mai complecși. În plus, de multe ori se eliberează mai multă energie pe parcursul poveștii.

Dar cel mai profitabil din punct de vedere energetic este combinația a doi izotopi de hidrogen - deuteriu și tritiu - pentru a forma heliu. Deoarece acești izotopi se găsesc și în apă, fuziunea nucleară ar fi o sursă de energie aproape nelimitată. Aproximativ 500 de hectolitri pot produce aceeași cantitate de energie ca 10 milioane kg de combustibili fosili.

Cum se asigură condiții adecvate?

Dar există o singură captură. Nucleii atomilor sunt respinși datorită încărcării lor. Prin urmare, fuziunea lor poate avea loc numai în condițiile care predomină în interiorul stelelor - adică la o presiune și temperaturi extraordinare de ordinul a zeci de milioane de grade Celsius. Drept urmare, oamenii de știință nu au creat încă o fuziune eficientă din punct de vedere energetic. Energia necesară pentru a-l induce a depășit întotdeauna randamentul.

Există mai multe dispozitive și proceduri concepute pentru a declanșa fuziunea nucleară controlată. Cercetările actuale se concentrează în principal pe metodele de fuziune inerțială și magnetică. Ambele tehnici își propun să creeze condiții adecvate pentru declanșarea acestei reacții. 1

În fuziunea inerțială, se folosește pentru aceasta un sistem de lasere de mare putere plasate în tuneluri lungi. Dintr-o dată, trag focuri care sunt corectate de oglinzi la capătul tunelului către o mică țintă formată din compuși bogați în hidrogen.

Ținta nu este mai mare decât un cap de ac și cântărește doar câteva zeci de miligrame. Razele laser îl încălzesc până când atomii de hidrogen se combină pentru a forma heliu. În acest proces, flash-urile de neutroni energetici sunt eliberate.

Acestea pot fi folosite pentru a încălzi carcasa metalică care o înconjoară. Metalul feric ar putea evapora apa și aburul rezultat ar conduce turbine. Ar fi o alternativă mai eficientă la centralele nucleare actuale. Cu toate acestea, concentrarea uniformă a cantității necesare de energie pe o suprafață atât de mică este extrem de dificilă.

În fuziunea magnetică, un dispozitiv numit tokamak creează condiții adecvate pentru fuziunea nucleelor. Este un vas imens înconjurat de colaci. Acestea sunt suficient de răcite pentru a deveni supraconductoare. 2 Ei creează un câmp magnetic puternic care încălzește hidrogenul din vas până când are loc sinteza atomilor.

Cu toate acestea, tokamakul consumă mai multă energie decât este eliberată în timpul fuziunii. Și, deși oamenii de știință cresc cu succes randamentul energetic produs în fiecare an, chiar și conform celor mai pozitive estimări, nu se poate aștepta o fuziune nucleară eficientă din punct de vedere energetic în 40 de ani.

Note:

1 În timpul fuziunii nucleare, se formează plasma fierbinte, care se extinde foarte rapid. Acest fenomen a fost folosit pentru fabricarea armelor termonucleare, cum ar fi bomba de hidrogen sau neutron. Condițiile pentru începerea sintezei sunt asigurate de explozia bombei atomice.

2 Superconductivitatea este un fenomen în care materialul nu prezintă nicio rezistență electrică.

Am reușit să vă aducem acest articol datorită sprijinului oferit de Patreone. O contribuție simbolică ne va ajuta, de asemenea, să publicăm mai multe articole de calitate.