2022-03-19 18:17:30
راکتور جوش هسته‌ای:
@Physics3p
ساخت راکتور های جوش هسته ای برای تولید انرژی پاک و بینهایت یک ایده ی بسیار عالی است. هم اکنون ما برای تولید انرژی از شکافت هسته ای استفاده می‌کنیم. شکافت هسته ای زمانی انجام میشود که نوترون با هسته ی اتم های سنگین مانند اورانیوم برخورد کند و اتم سنگین به دو یا چند عنصر نامساوی تقسیم می شود. در این واکنش طی تبدیل اتم سنگین به اتم های سبک تر مقداری جرم به انرژی تبدیل میشود و ما از این انرژی تولید شده استفاده می‌کنیم.
جوش هسته ای همان واکنشی است که در دل ستارگان انجام میشود و در آن با پیوند چند اتم سبک، اتم های سنگین تر به وجود می‌آید و طی این فرایند انرژی بسیار زیادی تولید میشود. و مهمتر انکه این واکنش هیچ نوع پسماندی ایجاد نمی‌کند و انرژی کاملا پاکی است. این ویژگی ها سبب شده که دانشمندان به فکر ساخت راکتور های جوش هسته ای بیفتند. اما با مشکلات بسیاری برای ساخت این رو به رو راکتور هستند.
تاکنون دو روش برای ایجاد جوش هسته ای ارائه شده که در ادامه به تشرح انها می‌پردازیم.
روش اول محصورسازی مغناطیسی است. اتم های دوتریوم و تریتیوم را دمایشان را تا حدود ۱۰۰ میلیون درجه بالا می برند سپس با استفاده از میدان مغناطیسی قوی در مسیری حلقوی گیر می‌اندازند.
روش دوم محصورسازی لختی است که در ان اتم ها در لایه هایی قرار میگرند. با استفاده از لیزر به لایه‌ی بیرونی حرارت منتقل میشود، سپس لایه‌ی حرارت دیده‌شده به سمت بیرون پرتاب و باعث میشود که اتم‌های درون آن فشرده شود و فرایند همجوشی رخ دهد. در حقیقت موج ضربه‌ای ایجادشده در درون کپسول باعث فشرده شدن اتم‌ها به یکدیگر و رخ دادن همجوشی میشود.
مزایای جوش هسته ای نسبت به شکافت و مشکلات ساخت راکتور جوش هسته ای:
اورانیوم که از آن به عنوان سوخت برای راکتور های هسته ای استفاده میکنند عنصری نادر است هم چنین پسماند های رادیواکتیوی ایجاد میکند که بسیار خطرناک است. در صورتی که جوش هسته ای هیچ نوع پسماند یا آلودگی ندارد و کاملا پاک است. و اینکه در این واکنش از یکی از ایزوتوپ های هیدروژن (دوتریوم) استفاده میشود که بسیار فراون است. (البته ناگفته نماند که ترتیوم که یکی دیگر از ایزوتوپ های هیدروژن می باشد که ناپایدار و بسیار نادر است و این یکی از مشکلات استفاده از جوش هسته ای است چون باید به دنبال عنصری دیگر گشت تا با دوتریوم جوش بخورد.) یکی دیگر از مزایای استفاده از جوش هسته ای این است که علاوه بر پاک بودن انرژی سه تا چهار برابر شکافت هسته ای تولید می کند و این بسیار عالی است.
و اما مشکلات:
هسته ی اتم ها بدلیل نیروی دافعه کولنی هیج تمایلی به جوش خوردن ندارند. برای اینکه واکنش جوش هسته ای رخ دهد باید هسته های اتم بسیار به هم نزدیک شوند در صورتی که هسته ها تمایل دارند از هم دور شوند. پس باید این کار با زور انجام شود! برای این کار باید انرژی جنبشی اتم هارا بسیار زیاد کنیم تا وقتی به شدت باهم برخورد می کنند واکنش انجام شود. تنها راه برای ایجاد چنین انرژی جنبشی گرما است. زمانی که پلاسمایی بسیار داغ داشته باشیم بعضی از هسته ها چنان به هم برخورد میکنند که واکنش اتفاق بیفتد. و کار مشکل اینجاست که باید روی زمین دمایی به اندازه ی هسته ی خورشید ایجاد کنیم! و اینکه زمانی که پلاسما در دما و فشار زیاد قرار بگیرد مهار کردن آن بسیار کار مشکلی است و باید از تجهیزاتی استفاده کرد تا زیر این دمای زیاد بخار نشود! خب قطعا چنین وسیله ای هزینه ی بسیار سرسام اور و همچنین ریسک بالایی خواهد داشت.
پیش از این گفتیم که تریتیوم ایزوتوپ نادر هیدروژن است در صورتی که واکنش دوتریوم تریتیوم نسبت به دیگر واکنش ها به دمای کمی نیاز دارد. دمایی در حدود ۱۰۰ میلیون درجه سانتی گراد. علاوه بر این، واکنش دوتریوم تریتیوم نوترون ازاد تولید میکند. نوترون آزاد یعنی پرتوزایی و تجهیزات همواره در خطر هستند. مهندسان در حال کارکردن روی حل این مشکل هستند. یکی از این راه ها گرداب فلز مایع است که ترکیبی از سرب و لیتیوم است که می‌تواند نوترون‌های آزاد را جذب کند. البته میتوان به سراغ واکنش دوتریوم و هلیوم۳ رفت چون نوترون آزاد کمتری تولید میکند ولی نیاز به دمای ۳ میلیارد درجه سانتی گراد دارد!!!
جمع بندی مطلب با مزایای جوش هسته ای:
منابع سوخت آن بسیار فراوان است.
تریتیوم نیز در فرایند جذب نوترون توسط لیتیوم قابل تولید است.
به‌ازای هر نوکلئون از ماده‌ی سوخت، انرژی تولیدی نسبت به روش شکافت بیشتر است.
معضل پسماندهای هسته‌ای را ندارد.
در هنگام وقوع حوادث احتمالی، راکتور همجوشی از کنترل خارج نمی‌شود.
@Physics3p
4.1K viewsMatin Abri, 15:17
Q
