Jedrsko zlivanje
Jedrska fuzija je proces, pri katerem iz dveh lažjih jeder nastane eno samo težko jedro (del atoma). Ta proces se imenuje jedrska reakcija. Pri tem se sprosti velika količina energije.
Jedro, ki nastane pri zlitju, je težje od obeh začetnih jeder. Vendar ni tako težko kot kombinacija prvotnih mas začetnih jeder (atomov). Ta izgubljena masa se spremeni v veliko energije. To je prikazano v Einsteinovi znani enačbi E=mc2.
Fuzija poteka v sredini zvezd, kot je Sonce. Vodikovi atomi se zlijejo v helij. Pri tem se sprosti veliko energije. Ta energija poganja toploto in svetlobo zvezde. Vseh elementov ni mogoče združiti. Težji elementi se težje združujejo kot lažji. Železo (kovina) se ne more združevati z drugimi atomi. Zaradi tega zvezde umirajo. Zvezde združujejo vse svoje atome, da nastanejo težji atomi različnih vrst, dokler ne začnejo tvoriti železa. Jedro železa se ne more združiti z drugimi jedri. Reakcije se ustavijo. Zvezda se sčasoma ohladi in umre.
Na Zemlji je zelo težko sprožiti reakcije jedrske fuzije, pri katerih se sprosti več energije, kot je potrebno za začetek reakcije. Razlog za to je, da se fuzijske reakcije odvijajo le pri visoki temperaturi in tlaku, kot na primer v Soncu, saj imata obe jedri pozitivni naboj, pozitivni pa odbija pozitivnega. Edini način, da se odboj ustavi, je, da se jedra med seboj udarijo pri zelo velikih hitrostih. To se zgodi le pri visokem tlaku in temperaturi. Edini uspešni pristop do zdaj je bil v jedrskem orožju. Vodikova bomba uporablja atomsko (fisijsko) bombo za sprožitev fuzijskih reakcij. Znanstveniki in inženirji si že desetletja prizadevajo najti varen in učinkovit način za nadzor in obvladovanje fuzijskih reakcij za proizvodnjo električne energije. Še vedno morajo premagati številne izzive, preden bo mogoče fuzijsko energijo uporabljati kot čist vir energije.
Različica periodnega sistema, ki prikazuje izvor elementov, vključno z zvezdno nukleosintezo. Elementi nad 94 so ustvarjeni s strani človeka in niso vključeni.
Za sproščanje fuzijske energije se uporablja fuzijska reakcija vodika z devterijem in tritijem (D-T).
Sonce pridobiva energijo z jedrsko sintezo vodikovih jeder v helij. V svojem jedru Sonce vsako sekundo združi 620 milijonov metričnih ton vodika.
Vprašanja in odgovori
V: Kaj je jedrska fuzija?
O: Jedrska fuzija je proces, pri katerem iz dveh lažjih jeder nastane eno samo težko jedro (del atoma). Ta proces se imenuje jedrska reakcija in pri njem se sprosti velika količina energije.
V: Kako ta proces poteka?
O: Jedro, ki nastane s fuzijo, je težje od obeh začetnih jeder, vendar ni tako težko kot kombinacija njunih prvotnih mas. Ta izgubljena masa se spremeni v veliko energije, kar je razvidno iz znamenite Einsteinove enačbe E=mc2.
V: Kje poteka ta proces?
O: Fuzija poteka v sredini zvezd, kot je naše Sonce, kjer se vodikovi atomi zlivajo v helij in sproščajo veliko energije, ki poganja njegovo toploto in svetlobo.
V: Ali se lahko vsi elementi združijo s fuzijo?
O: Ne, težji elementi se težje združujejo kot lažji, železo (kovina) pa se sploh ne more združiti z drugimi atomi. Zaradi tega zvezde umrejo, ko vse svoje atome združijo v težje atome, dokler ne začnejo proizvajati železa, ki se ne more več zlivati.
V: Ali je na Zemlji enostavno sprožiti reakcije jedrske fuzije?
O: Ne, to je zelo težko, saj se te reakcije odvijajo le pri visoki temperaturi in tlaku, kot na primer v Soncu, ker imata obe jedri pozitivne naboje, ki se medsebojno odbijajo, zato morata trčiti drug v drugega z zelo veliko hitrostjo, da se uspešno zlijeta.
V: Ali je kdo uspel nadzorovati ali omejiti te reakcije za proizvodnjo električne energije?
O: Še ne - znanstveniki in inženirji se trudijo že desetletja, vendar imajo še veliko izzivov, preden bo fuzijsko energijo mogoče uporabiti kot čist vir energije.
V: Kaj je bilo doslej uspešno na področju jedrske fuzije?
O: Edini uspešni pristop do zdaj je bil v jedrskem orožju, kjer se pri vodikovi bombi za začetek reakcije uporablja atomska (cepitvena) bomba.
