Fusão Nuclear: A esperança para o nosso futuro da energia

A fusão nuclear é essencialmente o oposto da fissão nuclear. Na fissão, um núcleo pesado é dividido em núcleos menores. Com a fusão, núcleos mais leves são fundidos em um núcleo mais pesado.

O processo de fusão é a reação que alimenta o sol. No sol, de uma série de reacções nucleares, quatro isótopos de hidrogénio-1 são fundidos em um hélio-4 com a libertação de uma quantidade enorme de energia.

Aqui na terra, são utilizados dois outros isótopos de hidrogénio: H-2, chamado deutério, e H-3, chamado trítio. O deutério é um isótopo do hidrogênio menor, mas ainda é relativamente abundante. Trítio não ocorre naturalmente, mas pode ser facilmente produzido por deutério bombardeando com um neutrão.

A reacção de fusão é mostrada na seguinte equação:

A primeira demonstração da fusão nuclear - a bomba de hidrogênio - foi conduzido pelos militares. A bomba de hidrogênio é cerca de 1.000 vezes tão poderoso como uma bomba atômica ordinária.

Os isótopos de hidrogénio necessário para a reacção de fusão bomba de hidrogénio foram colocados em torno de uma bomba de fissão comum. A explosão da bomba de fissão liberou a energia necessária para fornecer o energia de ativação (A energia necessária para iniciar, ou iniciar a reacção) durante o processo de fusão.

problemas de controle com a fusão nuclear

O objectivo dos cientistas para os últimos 50 anos tem sido a libertação controlada de energia a partir de uma reacção de fusão. Se a energia a partir de uma reacção de fusão pode ser libertado lentamente, ele pode ser usado para produzir electricidade. Ele irá fornecer uma fonte ilimitada de energia que não tem resíduos de lidar com ou contaminantes para prejudicar a atmosfera - simplesmente hélio não poluente.

Mas atingir essa meta requer superar três problemas:

• Temperatura

• Tempo

• Contenção

Temperatura

O processo de fusão requer uma energia de ativação extremamente elevada. O calor é utilizado para proporcionar a energia, mas é preciso um muito de calor para iniciar a reacção. Os cientistas estimam que a amostra de isótopos de hidrogênio deve ser aquecido a cerca de 40 milhões K.

K representa a escala de temperatura Kelvin. Para obter a temperatura Kelvin, você adicionar 273 à temperatura de Celsius.

Agora 40.000.000 K é mais quente do que o sol! A esta temperatura, os elétrons têm muito que deixou o edifício- tudo o que resta é uma carga positiva plasma, núcleos nus aquecida a uma temperatura extremamente alta. Atualmente, os cientistas estão tentando aquecer amostras para esta alta temperatura através de duas maneiras - campos magnéticos e lasers. Nenhum dos dois conseguiu ainda atingir a temperatura necessária.

Tempo

Tempo é o segundo problema deve superar os cientistas para conseguir a libertação controlada de energia a partir de reacções de fusão. Os núcleos carregados devem ser mantidas juntas perto o suficiente e tempo suficiente para a reação de fusão para começar. Os cientistas estimam que o plasma deve ser realizada em conjunto pelo 40.000.000 K por aproximadamente um segundo.

Contenção

Contenção é o grande problema que enfrentam investigação sobre a fusão. No 40.000.000 K, tudo é um gás. Os melhores de cerâmica desenvolvido para o programa de espaço teria vaporizar quando exposto a esta temperatura.

Uma vez que o plasma tem uma carga, os campos magnéticos podem ser utilizados para contê-la - como uma garrafa magnética. Mas se os vazamentos de garrafa, a reação não ocorrerá. E os cientistas ainda têm de criar um campo magnético que não vai permitir que o plasma a vazar.

Usando lasers para zap a mistura de isótopos de hidrogénio e fornecer a energia necessária ignora o problema de contenção. Mas os cientistas ainda não descobri como proteger-se os lasers a partir da reação de fusão.

O que o futuro reserva para a fusão nuclear

A ciência só pode ser de alguns anos longe de mostrar que a fusão pode trabalhar: Este é o ponto de equilíbrio, onde nós temos mais energia do que nós colocamos no. Será, então, um número de anos antes de um reactor de fusão de funcionamento é desenvolvido. Mas os cientistas estão otimistas de que a energia de fusão controlada será alcançado. As recompensas são grandes - uma fonte ilimitada de energia não poluente.

Um produto interessante de pesquisa de fusão é a tocha de fusão conceito. Com esta ideia, o plasma de fusão, que deve ser arrefecida, a fim de produzir vapor, é usado para a incineração de lixo e resíduos sólidos. Em seguida, os átomos e moléculas pequenas que são produzidas são recolhidos e utilizados como matéria-prima para a indústria. Parece que uma maneira ideal para fechar o ciclo entre resíduos e matérias-primas. O tempo dirá se este conceito acabará por torná-lo em prática.