Είναι η θερμοπυρηνική σύντηξη μια τρομερή ανεξέλεγκτη κατάσταση ή μια πολλά υποσχόμενη πηγή ενέργειας; Επιστήμονες
Οι επιστήμονες στις ΗΠΑ και την Ευρώπη έχουν σημειώσει πρόοδο προς την κατεύθυνσηδημιουργία αυτοανανεώσιμης πυρηνικής ενέργειας σύντηξης. Η πυρηνική σύντηξη είναι αυτό που συμβαίνει στον Ήλιο και σε άλλα αστέρια. Κατά τη διάρκεια αυτής της διαδικασίας, δύο ατομικοί πυρήνες συνδυάζονται για να σχηματίσουν έναν μεγάλο πυρήνα.
Η ισχύς σύντηξης θα μπορούσε να προσφέρει μια σχεδόν ανεξάντλητη πηγή ενέργειας για τις μελλοντικές γενιές, αλλά υπάρχει ακόμη πολλή δουλειά μπροστά.
Τι έκαναν οι συγγραφείς της νέας μελέτης;
Οι ερευνητές είπαν ότι τον Φεβρουάριο του 2022έλαβαν 59 megajoules βιώσιμης ενέργειας σύντηξης - αναπαρήγαγαν την ίδια διαδικασία που τροφοδοτεί τα αστέρια, ιδιαίτερα τον Ήλιο. Το προηγούμενο ρεκόρ ήταν λίγο λιγότερο από 22 megajoules. Εγκαταστάθηκε το 1997.
Ian Chapman, επικεφαλής της Αρχής Ατομικής ΕνέργειαςΤο Ηνωμένο Βασίλειο, το χαρακτήρισε ένα γεγονός ορόσημο που φέρνει τους ερευνητές πιο κοντά στην επίλυση ενός από τα μεγαλύτερα ερωτήματα στην επιστήμη: πώς να δημιουργήσετε άπειρη ενέργεια μέσω της πυρηνικής σύντηξης.
«Συσσωρεύουμε γνώσεις και αναπτύσσουμε νέατεχνολογίες που απαιτούνται για τη δημιουργία μιας βιώσιμης πηγής βασικής ενέργειας χαμηλών εκπομπών άνθρακα που θα μας βοηθήσουν να χρησιμοποιήσουμε λιγότερους πόρους της Γης», είπε ο Chapman. «Ο κόσμος μας χρειάζεται ενέργεια σύντηξης».
Πώς ήταν το πείραμα;
Στα τέλη Ιανουαρίου 2022, Αμερικανοί ερευνητέςχρησιμοποίησε το μεγαλύτερο λέιζερ στον κόσμο και αναγκαστική σύντηξη καυσίμου για να θερμανθεί σε κατάσταση καύσης πλάσματος. Ήταν μια προσπάθεια δημιουργίας αυτοσυντηρούμενης πυρηνικής ενέργειας σύντηξης.
Το πλάσμα είναι τα θερμαινόμενα αέρια όπου λαμβάνουν χώρα οι αντιδράσεις σύντηξης. Περιέχουν φορτισμένα σωματίδια που συγκρατούν ισχυρά μαγνητικά πεδία στη θέση τους.
Οι επιστήμονες έχουν προειδοποιήσει ότι προς αυτή την κατεύθυνσηΧρειάζονται χρόνια εργασίας και το επίπεδο ενέργειας που έχει επιτευχθεί μέχρι τώρα είναι χαμηλό. Για σύγκριση, 59 megajoules είναι αρκετά για να βράσουν περίπου 60 βραστήρες νερού.
Πώς λειτουργεί η πυρηνική σύντηξη;
Οι πυρηνικοί σταθμοί σήμερα χρησιμοποιούν πυρηνικάΗ σχάση είναι, στην πραγματικότητα, η διάσπαση του πυρήνα ενός ατόμου και η πυρηνική σύντηξη είναι η διαδικασία συνδυασμού δύο ατομικών πυρήνων. Και οι δύο αντιδράσεις απελευθερώνουν πολλή ενέργεια, αλλά η πυρηνική σύντηξη παράγει περισσότερη ενέργεια και παράγει λίγα πυρηνικά απόβλητα.
Η σύντηξη συμβαίνει όταν δύο ελαφρά άτομασυγχωνεύονται ή συγχωνεύονται για να σχηματίσουν ένα βαρύτερο. Η συνολική μάζα του νέου ατόμου είναι μικρότερη από αυτή των δύο που το σχημάτισαν. Η μάζα που λείπει απελευθερώνεται ως ενέργεια, όπως επιβεβαιώνεται από τη διάσημη εξίσωση του Albert Einstein: E = mc².
Υπάρχουν διάφοροι τρόποι για να παίξετεπυρηνική σύντηξη: όλα βασίζονται σε διαφορετικούς ατομικούς συνδυασμούς. Το πιο δημοφιλές είναι η σύντηξη ενός ατόμου δευτερίου με ένα άτομο τριτίου. Αυτή η διαδικασία απαιτεί θερμοκρασία περίπου 39 εκατομμύρια °C. Ως αποτέλεσμα, παράγονται 17,6 εκατομμύρια ηλεκτρον βολτ ενέργειας.
Το δευτέριο είναι ένα πολλά υποσχόμενο συστατικό καθώς είναι ένα ισότοπο υδρογόνου. Το υδρογόνο είναι συστατικό του νερού και 3,8 λίτρα νερού μπορούν να παράγουν τόση ενέργεια όσο 1.136 λίτρα βενζίνης.
Ποιο είναι το πρόβλημα με την πυρηνική σύντηξη;
Η πυρηνική ισχύς σύντηξης μπορεί να γίνει σχεδόνμια ανεξάντλητη πηγή ενέργειας για τις μελλοντικές γενιές, αλλά και δημιουργεί πολλές επιστημονικές και μηχανολογικές προκλήσεις. Ο Ήλιος έχει τις απαραίτητες συνθήκες για την πυρηνική σύντηξη, σχηματίζονται λόγω ισχυρών βαρυτικών δυνάμεων. Αλλά είναι πολύ πιο δύσκολο να επαναληφθεί αυτό στη Γη.
Καύσιμο σύντηξης - για παράδειγμα, διάφοραισότοπα υδρογόνου - πρέπει να θερμανθούν σε ακραίες θερμοκρασίες: περίπου 50 εκατομμύρια ° C. Και μια τέτοια κατάσταση πρέπει να διατηρηθεί υπό ισχυρή πίεση για αρκετό καιρό ώστε οι πυρήνες να συγχωνευτούν.
Στο τελευταίο πείραμα πυρηνικής σύντηξηςΟι επιστήμονες έλαβαν 59 megajoules ενέργειας σε 5 δευτερόλεπτα. Εκφράζοντας αυτό ως προς την ισχύ, βγαίνει σε κάτι περισσότερο από 11 MW σε πέντε δευτερόλεπτα, κατά μέσο όρο. Το προηγούμενο ρεκόρ των 22 megajoules είναι 4,4 MW σε 5 δευτερόλεπτα.
Ο Tony Donne, ο υπεύθυνος του προγράμματος του ομίλου EUROfusion, υπεύθυνος για τη μελέτη, είπε ότι οι επιστήμονες ήταν στο σωστό δρόμο.
«Αν μπορούμε να διατηρήσουμε την πυρηνική σύντηξη για πέντε δευτερόλεπτα, μπορούμε να το κάνουμε για πέντε λεπτά και μετά πέντε ώρες. Όλα αυτά καθώς επεκτείνουμε τις δυνατότητές μας», είπε ο Donn.
Ο καθηγητής Donne είπε ότι η πυρηνική σύντηξη θα μπορούσενα γίνει βασική καθαρή και βιώσιμη πηγή ενέργειας στο μέλλον. Έχει βασικά πλεονεκτήματα, όπως δεν υπάρχουν ραδιενεργά απόβλητα, και τα υλικά των αντιδραστήρων μπορούν να ανακυκλωθούν ή να επαναχρησιμοποιηθούν εντός 100-300 ετών.
Διαβάστε περισσότερα:
Μια μαύρη τρύπα στον γαλαξία απέδειξε ότι ο Αϊνστάιν είχε δίκιο. Το κύριο πράγμα
Το διάστημα καταστρέφει τα οστά και αλλάζει τη δομή τους: οι επιστήμονες δεν γνωρίζουν πώς θα πετάξουν οι άνθρωποι στον Άρη
Οι αστρονόμοι έχουν βρει πλανήτες διαφορετικούς από τη Γη, αλλά κατάλληλους για ζωή