Fuzja
Bartek | 04/04/2010 | 1 komentarz
Przeciwieństwo rozszczepienia?
W elektrowni termojądrowej (termonuklearnej) zachodzi reakcja odwrotna do reakcji rozszczepienia – synteza jądrowa lub inaczej: fuzja.
Takie zjawisko zachodzi w ekstremalnych warunkach.
Gdy paliwo, którym jest deuter lub tryt (izotopy wodoru) podgrzejemy do temp. powyżej 10 milionów Kelwinów przy ciśnieniu 100 tys. atmosfer jądra atomów zaczynają się łączyć w procesie syntezy.
Produktem takiej reakcji jest hel i oczywiście energia.
Poniższa reakcja ilustruje przebieg procesu (reakcja uproszczona):
21D + 21D => 42He + E
Co zaszło?
Otóż w przykładowej reakcji uczestniczą dwa jądra deuteru (1 proton i 1 neutron w każdym jądrze). W temp 106 K atomy łączą się w jedno jądro helu (2 protony i 2 neutrony).
Jednak zgodnie z zasadą zachowania masy, ilość (masa) substratów powinna być identyczna z ilością (masą) produktów. Tak nie jest ponieważ suma mas jąder wodoru jest większa od masy jądra helu!
Ta różnica jest zamieniana ( zgodnie z równaniem E=Δmc2 ) na energię!
Jak łatwo sobie policzyć, nawet z małej ilości materii możemy otrzymać ogromną ilość energii ( c2- to prędkość światła do kwadratu! ).
Dlatego proces syntezy jest obecnie najwydajniejszym źródłem energii – zachodzi w gwiazdach!
Do dziś jednak nie udało się nam odtworzyć warunków potrzebnych do podtrzymania reakcji przez dłuższy czas. Potrafimy jedynie utrzymać ją przez 3 minuty i to przy nakładzie energii 10-krotnie przekraczającym tą, otrzymaną z reakcji.
Jak donosi zachodnia prasa do 2018 roku ma zostać zakończona budowa reaktora fuzyjnego ITER we Francji. Jako paliwo będzie służyć deuter i tryt a moc uzyskiwana w reakcji osiągnie 500MW.
Jest to niewielka moc ponieważ elektrownie w Polsce osiągają 2500MW ale będzie to pierwsza elektrownia termojądrowa, w której moc wytwarzana przewyższy tą wprowadzaną by reakcję fuzji podtrzymać.
A gra jest warta świeczki, ponieważ paliwo znajduje się w oceanach! Wodór wchodzi w skład… wody.
Reaktor ITER
Reaktor jądrowy
Energia
Bardzo mnie to fascynuje, jestem zwolennikiem tego typu rozwiązań energetycznych, bo wiadomo: węgiel się kiedyś skończy…