האם היתוך תרמו-גרעיני הוא מצב נורא בלתי נשלט או מקור אנרגיה מבטיח? מדענים
מדענים בארה"ב ובאירופה התקדמו לקראתיצירת אנרגיית היתוך גרעיני מתחדשת. היתוך גרעיני הוא מה שקורה בשמש ובכוכבים אחרים. במהלך תהליך זה, שני גרעיני אטום מתחברים ויוצרים גרעין אחד גדול.
כוח היתוך יכול לספק מקור כמעט בלתי נדלה של אנרגיה לדורות הבאים, אבל יש עוד הרבה עבודה לפנינו.
מה עשו מחברי המחקר החדש?
החוקרים אמרו כי בפברואר 2022הם קיבלו 59 מגה-ג'אול של אנרגיית היתוך בת-קיימא - הם שיחזרו את אותו תהליך שמניע את הכוכבים, בפרט את השמש. השיא הקודם היה קצת פחות מ-22 מגה-ג'אול. הוא הותקן בשנת 1997.
איאן צ'פמן, ראש הרשות לאנרגיה אטומיתבריטניה, קראה לזה אירוע ציון דרך שמקרב את החוקרים לפתרון אחת השאלות הגדולות ביותר במדע: כיצד ליצור אנרגיה אינסופית באמצעות היתוך גרעיני.
"אנחנו צוברים ידע ומפתחים חדשטכנולוגיות הדרושות ליצירת מקור בר-קיימא דל פחמן של אנרגיה בסיסית, שיעזור לנו להשתמש בפחות ממשאבי כדור הארץ", אמר צ'פמן. "העולם שלנו זקוק לאנרגיית היתוך".
איך היה הניסוי?
בסוף ינואר 2022, חוקרים אמריקאיםהשתמש בלייזר הגדול בעולם ובדלק היתוך מאולץ כדי להתחמם למצב של שריפת פלזמה. זה היה ניסיון ליצור אנרגיית היתוך גרעיני המקיימת את עצמה.
פלזמה היא הגזים המחוממים שבהם מתרחשות תגובות היתוך. הם מכילים חלקיקים טעונים המחזיקים במקומם שדות מגנטיים רבי עוצמה.
מדענים הזהירו כי בכיוון זהנדרשות שנים של עבודה, ורמת האנרגיה שהושגה עד כה נמוכה. לשם השוואה, 59 מגה ג'ול מספיקים כדי להרתיח כ-60 קומקומים של מים.
כיצד פועל היתוך גרעיני?
תחנות כוח גרעיניות כיום משתמשות בגרעיןביקוע הוא למעשה פיצול גרעין של אטום, והיתוך גרעיני הוא תהליך של שילוב שני גרעיני אטום. שתי התגובות משחררות הרבה אנרגיה, אבל היתוך גרעיני מייצר יותר אנרגיה ומייצר מעט פסולת גרעינית.
היתוך מתרחש כאשר שני אטומי אורלהתמזג יחד או להתמזג כדי ליצור אחד כבד יותר. המסה הכוללת של האטום החדש קטנה מזו של השניים שיצרו אותו. המסה החסרה משתחררת כאנרגיה, כפי שאושר על ידי המשוואה המפורסמת של אלברט איינשטיין: E = mc².
יש כמה דרכים לשחקהיתוך גרעיני: כולם מבוססים על שילובים אטומיים שונים. הפופולרי ביותר הוא היתוך של אטום דוטריום עם אטום טריטיום. תהליך זה דורש טמפרטורה של כ-39 מיליון מעלות צלזיוס. כתוצאה מכך, מופקים 17.6 מיליון וולט אלקטרונים של אנרגיה.
דאוטריום הוא מרכיב מבטיח מכיוון שהוא איזוטופ של מימן. מימן הוא מרכיב של מים, ו-3.8 ליטר מים יכולים לייצר אנרגיה כמו 1,136 ליטר בנזין.
מה הבעיה בהיתוך גרעיני?
כוח היתוך גרעיני עשוי להיות כמעטמקור בלתי נדלה של אנרגיה לדורות הבאים, אך גם יוצר אתגרים מדעיים והנדסיים רבים. לשמש יש את התנאים הדרושים להיתוך גרעיני, הם נוצרים בגלל כוחות כבידה רבי עוצמה. אבל הרבה יותר קשה לחזור על זה על כדור הארץ.
דלק פיוז'ן - למשל, שוניםאיזוטופי מימן - יש לחמם לטמפרטורות קיצוניות: כ-50 מיליון מעלות צלזיוס. ומצב כזה חייב להישמר בלחץ חזק מספיק זמן כדי שהגרעינים יתמזגו.
בניסוי ההיתוך הגרעיני האחרוןמדענים קיבלו 59 מגה-ג'אול של אנרגיה ב-5 שניות. מבטאים זאת במונחים של הספק, הוא יוצא לקצת יותר מ-11 MW בחמש שניות, בממוצע. השיא הקודם של 22 מגה-ג'אול הוא 4.4 מגה-ואט ב-5 שניות.
טוני דון, מנהל תוכנית קבוצת EUROfusion האחראי למחקר, אמר שהמדענים בדרך הנכונה.
"אם נוכל לקיים היתוך גרעיני למשך חמש שניות, נוכל לעשות זאת למשך חמש דקות ולאחר מכן חמש שעות. הכל כשאנחנו מרחיבים את היכולות שלנו", אמר דון.
פרופסור דון אמר שהיתוך גרעיני יכוללהפוך למקור אנרגיה נקי ובר קיימא מפתח בעתיד. יש לו יתרונות מרכזיים, כגון אין פסולת רדיואקטיבית, וניתן למחזר חומרי כור או לעשות בהם שימוש חוזר תוך 100-300 שנים.
קרא עוד:
חור שחור בגלקסיה הוכיח שאיינשטיין צדק. הדבר העיקרי
החלל הורס עצמות ומשנה את המבנה שלהן: מדענים לא יודעים איך אנשים יטוסו למאדים
אסטרונומים מצאו כוכבי לכת שונים מכדור הארץ, אך מתאימים לחיים