Er termonukleær fusjon en forferdelig ukontrollerbar tilstand eller en lovende energikilde? Forskere
Forskere i USA og Europa har gjort fremskritt motopprettelse av selvfornybar kjernefysisk fusjonsenergi. Kjernefusjon er det som skjer i solen og andre stjerner. Under denne prosessen kombineres to atomkjerner for å danne en stor kjerne.
Fusjonskraft kan gi en nesten uuttømmelig energikilde for fremtidige generasjoner, men det gjenstår fortsatt mye arbeid.
Hva gjorde forfatterne av den nye studien?
Forskerne sa det i februar 2022de mottok 59 megajoule med bærekraftig fusjonsenergi - de reproduserte den samme prosessen som driver stjernene, spesielt solen. Den forrige rekorden var i underkant av 22 megajoule. Den ble installert i 1997.
Ian Chapman, leder av Atomic Energy AuthorityStorbritannia, kalte det en landemerkebegivenhet som bringer forskere nærmere å løse et av de største spørsmålene innen vitenskap: hvordan skape uendelig energi gjennom kjernefysisk fusjon.
«Vi samler kunnskap og utvikler nyteknologier som trengs for å skape en bærekraftig lavkarbonkilde for basisenergi som vil hjelpe oss å bruke færre av jordens ressurser," sa Chapman. "Vår verden trenger fusjonsenergi."
Hvordan var eksperimentet?
I slutten av januar 2022, amerikanske forskerebrukte verdens største laser og tvunget fusjonsdrivstoff for å varme opp til en tilstand av brennende plasma. Det var et forsøk på å skape selvopprettholdende kjernefysisk fusjonsenergi.
Plasma er de oppvarmede gassene der fusjonsreaksjoner finner sted. De inneholder ladede partikler som holder kraftige magnetfelt på plass.
Forskere har advart det i denne retningenårs arbeid er nødvendig, og energinivået som er oppnådd så langt er lavt. Til sammenligning er 59 megajoule nok til å koke rundt 60 kjeler med vann.
Hvordan fungerer kjernefysisk fusjon?
Atomkraftverk bruker i dag atomkraftfisjon er faktisk splitting av kjernen til et atom, og kjernefysisk fusjon er prosessen med å kombinere to atomkjerner. Begge reaksjonene frigjør mye energi, men kjernefysisk fusjon produserer mer energi og genererer lite atomavfall.
Fusjon oppstår når to lette atomersmelte sammen eller slå sammen for å danne en tyngre. Den totale massen til det nye atomet er mindre enn massen til de to som dannet det. Den manglende massen frigjøres som energi, som bekreftet av Albert Einsteins berømte ligning: E = mc².
Det er flere måter å spille påkjernefysisk fusjon: de er alle basert på forskjellige atomkombinasjoner. Den mest populære er fusjonen av et deuteriumatom med et tritiumatom. Denne prosessen krever en temperatur på omtrent 39 millioner °C. Som et resultat produseres det 17,6 millioner elektronvolt energi.
Deuterium er en lovende komponent siden det er en isotop av hydrogen. Hydrogen er en komponent i vann, og 3,8 liter vann kan produsere like mye energi som 1136 liter bensin.
Hva er problemet med kjernefysisk fusjon?
Kjernefysisk fusjonskraft kan bli nestenen uuttømmelig energikilde for fremtidige generasjoner, men skaper også mange vitenskapelige og tekniske utfordringer. Solen har de nødvendige forholdene for kjernefysisk fusjon, de er dannet på grunn av kraftige gravitasjonskrefter. Men det er mye vanskeligere å gjenta dette på jorden.
Fusjonsdrivstoff - for eksempel forskjellighydrogenisotoper - må varmes opp til ekstreme temperaturer: omtrent 50 millioner ° C. Og en slik tilstand må opprettholdes under sterkt press lenge nok til at kjernene kan smelte sammen.
I det siste kjernefysiske fusjonseksperimentetforskere mottok 59 megajoule energi på 5 sekunder. Uttrykker dette i form av kraft, kommer den ut til litt over 11 MW på fem sekunder, i gjennomsnitt. Den forrige rekorden på 22 megajoule er 4,4 MW på 5 sekunder.
Tony Donne, programleder for EUROfusion-gruppen som er ansvarlig for studien, sa at forskerne var på rett vei.
"Hvis vi kan opprettholde kjernefysisk fusjon i fem sekunder, kan vi gjøre det i fem minutter og deretter fem timer. Alt ettersom vi utvider våre evner, sa Donn.
Professor Donne sa at kjernefysisk fusjon kunnebli en viktig ren og bærekraftig energikilde i fremtiden. Det har sentrale fordeler, som at det ikke genererer radioaktivt avfall, og reaktormaterialene kan resirkuleres eller gjenbrukes innen 100–300 år.
Les mer:
Et svart hull i galaksen viste at Einstein hadde rett. Hovedtingen
Rommet ødelegger bein og endrer strukturen deres: forskere vet ikke hvordan folk vil fly til Mars
Astronomer har funnet planeter som er forskjellige fra jorden, men egnet for liv