Kernfusion: Die Hoffnung für unsere Energiezukunft

Kernfusion ist im Wesentlichen das Gegenteil der Kernspaltung. In Spaltung wird ein schwerer Kern in kleinere Kerne aufgeteilt. Mit der Fusion werden leichtere Kerne in einen schwereren Kern verschmolzen.

Der Fusionsprozess ist die Reaktion, die Sonne, die Kräfte. Auf der Sonne, in einer Reihe von Kernreaktionen, vier Isotope von Wasserstoff-1 werden in einem Helium-4 verschmolzen mit der Veröffentlichung einer enormen Menge an Energie.

Hier auf der Erde, zwei andere Isotope von Wasserstoff verwendet: H-2, genannt Deuterium und H-3, genannt Tritium. Deuterium ist ein kleiner Wasserstoffisotop, aber es ist immer noch relativ reichlich vorhanden. Tritium nicht natürlich vorkommt, aber es kann leicht durch Beschießen Deuterium mit einem Neutronen hergestellt werden.

Die Fusionsreaktion wird in der folgenden Gleichung gezeigt:

Die erste Demonstration der Kernfusion - der Wasserstoffbombe - wurde vom Militär durchgeführt. Eine Wasserstoffbombe ist etwa 1000 Mal so mächtig wie eine gewöhnliche Atombombe.

Die Isotope von Wasserstoff für die Wasserstoffbombe Fusionsreaktion benötigt wurden um einen gewöhnlichen Spaltbombe gelegt. Die Explosion der Atombombe veröffentlicht die Energie benötigt, um die zur Verfügung zu stellen Aktivierungsenergie (Die notwendige Energie zu initiieren oder zu starten, um die Reaktion) für den Fusionsprozess.

Steuerfragen mit der Kernfusion

Das Ziel der Wissenschaftler für die letzten 50 Jahre hat sich die kontrollierte Freisetzung von Energie aus einer Fusionsreaktion gewesen. Wenn die Energie aus einer Fusionsreaktion kann langsam freigesetzt werden, kann es verwendet werden, um Elektrizität zu erzeugen. Es wird eine unbegrenzte Versorgung mit Energie versorgen, die keine Abfälle mit oder Verunreinigungen zu tun hat, um die Atmosphäre zu schaden - einfach nicht verschmutzende Helium.

Aber dieses Ziel zu erreichen erfordert drei Probleme zu lösen:

• Temperatur

• Zeit

• Contain

Temperatur

Der Fusionsprozess erfordert eine extrem hohe Aktivierungsenergie. Wärme wird verwendet, um die Energie zu liefern, aber es dauert eine Los von Wärme, um die Reaktion zu starten. Wissenschaftler schätzen, dass die Probe von Wasserstoffisotopen muss auf etwa 40 Millionen K. erhitzt werden

K steht für die Temperaturskala Kelvin. Um die Kelvin-Temperatur zu erhalten, fügen Sie 273 auf die Temperatur in Celsius.

Jetzt 40.000.000 K ist heißer als die Sonne! Bei dieser Temperatur haben die Elektronen längst die gebäude- links alles, was übrig bleibt, ist ein positiv geladenes Plasma, nackten Kerne erhitzt auf eine enorm hohe Temperatur. Derzeit versuchen Wissenschaftler Proben zu dieser hohen Temperatur über zwei Wege zu erwärmen - Magnetfelder und Laser. Weder das eine noch die notwendige Temperatur erreicht.

Zeit

Die Zeit ist das zweite Problem Wissenschaftler überwinden müssen, die kontrollierte Freisetzung von Energie aus Fusionsreaktionen zu erreichen. Die geladenen Kerne müssen zusammen nahe genug gehalten werden und lange genug, um die Fusionsreaktion zu starten. Wissenschaftler schätzen, dass das Plasma zusammen für etwa eine Sekunde auf 40.000.000 K gehalten werden muss.

Contain

Containment ist das Hauptproblem der Fusionsforschung gegenüber. Bei 40.000.000 K, alles ist ein Gas. Die besten Keramik für die Weltraumprogramm entwickelt würde verdampfen, wenn auf diese Temperatur ausgesetzt.

Da das Plasma eine Ladung aufweist, können Magnetfelder verwendet werden, sie enthalten - wie eine magnetische Flasche. Aber wenn die Flasche undicht, nehmen Sie die Reaktion nicht statt. Und Wissenschaftler haben noch ein Magnetfeld zu erzeugen, das das Plasma nicht ermöglicht auszulaufen.

Der Einsatz von Lasern der Wasserstoffgemisch und sorgen für die nötige Energie umgeht das Contain Problem zu zappen. Aber die Wissenschaftler haben nicht herausgefunden, wie die Laser selbst aus der Fusionsreaktion zu schützen.

Was die Zukunft bringt für die Kernfusion

Wissenschaft kann nur ein paar Jahre entfernt sein, dass die Fusion aus zeigt arbeiten können: Dies ist die Break-Even-Punkt, wo wir mehr Energie herausbekommen, als wir in. Es wird dann eine Reihe von Jahren dauern, bis eine funktionierende Fusionsreaktor entwickelt wird. Doch die Wissenschaftler sind optimistisch, dass kontrollierte Fusionsleistung erreicht wird. Die Belohnungen sind großartig - eine unerschöpfliche Quelle von Energie nicht umweltschädlich.

Ein interessantes Nebenprodukt der Fusionsforschung ist die Fusion Fackel Konzept. Mit dieser Idee, das Fusionsplasma, die gekühlt werden, um Dampf zu erzeugen muss, wird verwendet, Müll und feste Abfälle zu verbrennen. Dann werden die einzelnen Atome und kleine Moleküle, die hergestellt werden, werden als Rohstoffe für die Industrie gesammelt und verwendet wird. Es scheint wie ein idealer Weg, um die Schleife zwischen Abfall und Rohstoffen zu schließen. Die Zeit wird zeigen, ob dieses Konzept schließlich in die Praxis zu machen.