Что такое Fusion Energy?

Энергия синтеза - это извлечение энергии из связей между частицами в ядрах атомов путем слияния этих ядер друг с другом. Чтобы получить больше энергии, должны использоваться легкие элементы и изотопы, такие как водород, дейтерий, тритий и гелий, хотя каждый элемент с атомным номером ниже, чем железо, может производить чистую энергию при сплавлении. Слияние в отличие от деления, процесс, в котором энергия генерируется путем разрушения тяжелых ядер, таких как уран или плутоний. Оба считаются ядерной энергией, но деление легче и лучше развито. Все современные атомные электростанции работают на основе энергии деления, но многие ученые надеются, что электростанция на основе энергии синтеза будет разработана до 2050 года.

Существуют ядерные бомбы, основанные как на энергии деления, так и на энергии синтеза. Обычные атомные бомбы основаны на делении, в то время как водородные бомбы или водородные бомбы основаны на синтезе. Fusion более эффективно преобразует вещество в энергию, производя больше тепла и температуры, когда процесс направляется в цепную реакцию. Таким образом, H-бомбы имеют более высокую выходную мощность, чем атомные бомбы, в некоторых случаях более чем в 5000 раз выше. H-бомбы используют «ускоритель деления» для достижения необходимой температуры ядерного синтеза, которая составляет приблизительно 20 миллионов градусов Кельвина. В водородной бомбе приблизительно 1% реакционной массы превращается непосредственно в энергию.

Энергия слияния, а не деления, это энергия, которая питает Солнце и производит все его тепло и свет. В центре Солнца примерно 4,26 миллиона тонн водорода в секунду преобразуется в энергию, производя 383 йоттаватта (3,83 × 10 ²⁶ Вт) или 9,15 × 10 ¹⁰ мегатонн тротила в секунду. Это звучит как много, но на самом деле это довольно мягко, принимая во внимание общую массу и объем Солнца. Скорость производства энергии в ядре Солнца составляет всего лишь около 0,3 Вт / м ³ (Вт на кубический метр), что более чем в миллион раз меньше, чем производство энергии, которое происходит в лампе накаливания. Только потому, что ядро ​​настолько огромно, с диаметром, эквивалентным примерно 20 землям, оно генерирует столько общей энергии.

В течение нескольких десятилетий ученые работали над использованием энергии синтеза для нужд человека, но это сложно из-за высоких температур и давления. Используя энергию синтеза, единица топлива размером с небольшой шарикоподшипник может производить столько же энергии, сколько и бочка с бензином. К сожалению, все попытки генерации термоядерной энергии с 2008 года потребляли больше энергии, чем производили. Существует два основных подхода - использовать магнитное поле для сжатия плазмы до критической температуры (слияние магнитного удержания) или использовать огненные лазеры на мишени, настолько интенсивной, что они нагревают ее до критического порога слияния (слияние инерционного удержания). Оба этих подхода получили значительное финансирование: Национальный механизм зажигания (НИФ) пытается осуществить термоядерное синтезирование и вступит в действие в 2010 году, а Международный термоядерный экспериментальный реактор (ИТЭР) пытается осуществить синтез с магнитным удержанием и начать работу в 2018 году.