Reaktory fuzyjne

User avatar Ignacy Sokalski

Zaczynając od początku - czym jest ten cały reaktor fuzyjny i po co ten cały krzyk?

Reaktor fuzyjny jest to urządzenie, w którym zachodzi kontrolowana synteza termojądrowa, czyli reakcja termojądrowa przeprowadzana w kontrolowanych warunkach, mająca na celu połączenie dwóch lżejszych jąder atomowych w jedno cięższe. Przy tej reakcji wydziela się także znaczna ilość enegii, a także, w niektóych przypadkach, dodatkowymi jej produktami mogą być wolne neutrony, protony, cząstki elementarne czy cząsteczki alfa. Przeprowadzenie reakcji termojądrowej w dzisiejszych czasach nie stanowi większego problemu, więc w czym tkwi haczyk do przełomu w energetyce?


Temperatury, koszty i zasoby

Pierwszym z wielu problemów przy obcowaniu z energią fuzyjną są temperatury. Temperatura powstała w wyniku reakcji fuzyjnej jest porównywalna do temperatury Słońca, gdyż aby dwa jądra atomowe weszły ze sobą w reakcję mającą na celu ich połączenie, muszą pokonać odpychanie elektrostatyczne jąder atomowych. Niezbędnym czynnikiem do tego jest energia kinetyczna jąder, czyli ich prędkość, a ją można uzyskać w bardzo wyskoich temperaturach lub akceleratorach cząsteczek. Przy krótkotrwałej reakcji termojądrowej nie powstawałby większy problem wiążący się z chłodzeniem, gdyż nie byłoby konieczności cały czas chłodzić danej maszyny, bo po krótkim doświadzczeniu, mogłaby najzwyczajniej ostygnąć. Problem tworzy się przy docelowym długotrwałym podtrzymywaniu reakcji fuzyjnej, ponieważ wszystkie elementy głównej komory reaktora są poddane na działanie niewyobrażalnych temperatur przez długotrwały okres. Spoowodować by to mogło nadwyrężenie materiału i awarię. Dlatego naukowcy opracowali sposób utrzymywania reakcji termojądrowej w polu elektromagnetycznym, mającym na celu utrzymać plazmę powstałą w wyniku reakcji w bezpiecznej odległości od innych części głównej komory reaktora. Aby to wszystko miało miejsce, dookoła komory reaktora znajdują się potężne elektromagnesy chłodzone ciekłym azotem. W tym miejscu wszystko sprowadza się do kosztów i do pytania "czy to działa?"

...

Kolejnym wielkim problemem są koszty budowy i pracy, a także fakt, iż dotychczasowe reaktory fuzyjne nie dostarczają prądu... Tak, wyżej wyczytaliście, że reaktory fuzyjne nie dostarczają w tych czasach prądu... i jest to prawda, gdyż najważniejszym celem budowy reaktorów fuzyjnych jest poszukiwanie sposobu na otrzymanie pozytywnego bilansu eneregetycznego, czyli włożenia danej ilości energii i otrzymanie jej w większej ilości. Chwilowo nie udało się otrzymać tej proporcji i spowodować procesu samowystarczalnego podtrzymania reakcji fuzyjnej, aczkolwiek nie jest to także na poziomie zerowym, gdyż z dotychczasowych reaktorów fuzyjnych jest otrzymywana energia elektryczna, lecz w niewielkiej ilości, natomiast wiadome jest to, że energia drzemiąca w plazmie jest o wiele większa i ma dużo większy potencjał, jednak chwilowo nie wiadomo jak go poskromić.

...

Ostatnim na tej liście, ale nie w rzeczywistości, są surowce potrzebne do przeprowadzania reakcji fuzyjnych prosperujących nadzieją do otrzymania pozytywnego bilansu energetycznego. Są nimi dwa izotopy wodoru Deuter oraz Tryt. Niestety ilości Trytu są śladowe. Przewiduje się, że może go być około 20kg na całym świecie, dlatego naukowcy znaleźli dla niego potencjalny zamiennik, a jest nim Hel-3. Niestety jest to izotop helu niewystępujący na Ziemi, natomiast możemy go znaleźć na powierzchni najbliższego przyjaciela naszej planety, czyli Księżyca! Jego powierzchnia przez tysiące lat była bombardowana wiatrem słonecznym, co spowodowało osadzenie się w niej znacznych złóż tego izotopu zwanego również kosmicznym pierwiatskiem.

...

Znamy już surowce potrzebne do przeprowadzenia reakcji termojądrowej, ale jak i gdzie ją przeprowadzić?

Kontrolowaną syntezę termojądrową można przeprowadzić w wielu eksperymentalnych reaktorach fuzyjnych na całym świecie, jednakże trzy chwilowo najepiej prosperujące reaktory fuzyjne to:

Reaktory typu TOKAMAK (toroidala komora z cewką magnetyczną)

...

ITER (ang. International Thermonuclear Experimental Reactor)

...

ICF (ang. Inertial confinement fusion)

...


Czy energia fuzyjna jest bezpieczna?

Enegia Fuzyjna w porównaniu do innych nieodnawialnych i odnawialnych źródeł energii jest dużo bezpieczniejsza pod względem ewentualnych awarii, gdyż w, załóżmy, najgorszym wypadku, nawet przy operowaniu na pełnej mocy takiego reaktora fuzyjnego, doszłoby do rozszczelnienia i uwolnienia plazmy do atmosfery. Plazma natychmiastowo by się rozszerzyła i ostygła, natomiast nieznaczne radioaktywne izotopy wypuszczone do atmosfery i wód gruntowych nie wpłynęłyby na lokalny ekosystem ze względu na ich śladowe ilości. Podsumowywując - nie byłaby to elektrownia atomowa, a tym bardziej bomba na Ziemi i w porównaniu do innych elektrowni byłaby znacznie bezpieczniejsza.

O autorze
User avatar

Uczeń liceum ogólnokształcącego. Głównie interesuje się robotyką i programowaniem. Oprócz tego jest zaciekawiony fizyką, matematyką oraz lubi nurkować.

Najnowsze artykuły

MDB Youth

MDB Youth to organizacja stworzona przez młodych ludzi, których celem jest wspólna nauka programowania, technologii i przedsiębiorczości.

Dowiedz się więcej i dołącz do nas.

Dołącz do MDB Youth