Back to the topics list

yadro sintezi

Yadro termoyadroviy: yulduzlar kuchidan foydalanish

Yadro sintezi - bu ikkita engil atom yadrolari birlashib, og'irroq yadro hosil qiladigan jarayon bo'lib, bu jarayonda energiya chiqaradi. Bu quyosh va boshqa yulduzlarni energiya bilan ta'minlaydigan, katta energiya manbasini ta'minlaydigan xuddi shu jarayon. Energiyani chiqarish uchun og'ir atomlarni parchalaydigan yadro parchalanishidan farqli o'laroq, termoyadroviy bu atomlarni birlashtiradi. Fusion, agar uni Yerda boshqarish va barqaror qilish mumkin bo'lsa, deyarli cheksiz toza energiya manbasini ta'minlash potentsialiga ega.

Asoslarni tushunish

Oddiy qilib aytganda, yadro sintezi ikkita engil atomning, masalan, vodorodning yadrolarining birlashishi va geliy kabi bitta og'irroq atomni hosil qilishini o'z ichiga oladi. Olingan atom va qolgan materiallarning massalari dastlabki atomlarning massasidan kamroq. Eynshteyn tenglamasiga ko'ra, \(E = mc^2\) , massadagi bu yo'qotish katta miqdordagi energiyaga aylanadi, bu erda \(E\) - ishlab chiqarilgan energiya, \(m\) - yo'qolgan massa va \(c\) - yorug'lik tezligi.

Bu jarayon musbat zaryadlangan yadrolar orasidagi elektrostatik itarish kuchlarini yengish uchun nihoyatda yuqori harorat va bosimlarni talab qiladi. Quyosh yadrosida termoyadroviy sintez tabiiy ravishda sodir bo'ladi, harorat 15 million darajadan oshadi va bosim juda katta bo'lib, yadrolar sintez qilish uchun etarlicha yaqinlashishi uchun qulay sharoitlarni ta'minlaydi.

Eritish reaksiyalarining turlari

Bir necha turdagi termoyadroviy reaktsiyalar mavjud bo'lib, ularning har biri turli xil reaktivlar va mahsulotlarga ega. Eng mashhur va o'rganilgan reaktsiyalar vodorodning izotoplarini o'z ichiga oladi: deyteriy ( \(D\) ) va tritiy ( \(T\) ):

• Deyteriy-deyteriy (DD) sintezi: Bu reaktsiya ikkita deyteriy yadrosini o'z ichiga oladi va ikkita mumkin bo'lgan natijaga ega bo'lib, geliy-3 va neytron yoki tritiy va proton hosil qiladi. Ikkala reaksiya ham energiya chiqaradi.
• Deyteriy-Tritiy (DT) sintezi: DT reaksiyasi deyteriy va tritiyni birlashtirib, geliy-4 va neytron hosil qiladi va katta miqdorda energiya chiqaradi. Bu reaktsiya energiya ishlab chiqarish nuqtai nazaridan eng samarali hisoblanadi va hozirgi termoyadroviy tadqiqotlarning asosiy yo'nalishi hisoblanadi.

Radioaktivlikning roli

Yadro sintezi kontekstida radioaktivlik, ayniqsa tritiy ishtirokidagi reaktsiyalarda hal qiluvchi rol o'ynaydi. Tritiy vodorodning radioaktiv izotopi bo'lib, yarimparchalanish davri taxminan 12,3 yilni tashkil etadi, ya'ni u vaqt o'tishi bilan parchalanib, beta-zarrachalarni (elektronlarni) chiqaradi va barqaror geliy-3 ga aylanadi. DT termoyadroviy reaktsiyasi alohida qiziqish uyg'otadi, chunki u katta miqdordagi energiyani samarali ishlab chiqaradi va chiqarilgan neytron neytron faollashuvi deb nomlanuvchi jarayon orqali lityumdan ko'proq tritiy hosil qilish uchun ishlatilishi mumkin:

Fusion energiyasidan foydalanish muammolari

Jarayon uchun zarur bo'lgan ekstremal sharoitlar tufayli Yerda boshqariladigan yadroviy sintezga erishish qiyin bo'ldi. Ikkita asosiy yondashuv qo'llaniladi:

• Magnit qamoq: Bu usul termoyadroviy reaktsiyalar sodir bo'ladigan issiq plazmani (erkin ionlar va elektronlardan tashkil topgan moddaning holati) ushlab turish va nazorat qilish uchun kuchli magnit maydonlardan foydalanadi. Tokamak va stellarator magnit cheklash uchun mo'ljallangan qurilmalarga misoldir.
• Inertial qamoq: Ushbu yondashuvda termoyadroviy moddasi (odatda deyteriy va tritiy aralashmasi) o'z ichiga olgan kichik yoqilg'i granulalari yuqori quvvatli lazerlar yoki ion nurlari yordamida tez siqiladi va isitiladi, termoyadroviy reaktsiyalarni boshlaydi. Bu usul juda qisqa vaqt ichida sintez uchun zarur shart-sharoitlarga erishishga qaratilgan.

Potensial va termoyadroviy energiya va'dasi

Yadro sintezi deyarli cheksiz, toza energiya manbasini va'da qiladi. Fotoalbom yoqilg'ilardan farqli o'laroq, sintez issiqxona gazlari yoki uzoq umr ko'radigan radioaktiv chiqindilarni ishlab chiqarmaydi. Eritish uchun yoqilg'i deyteriy dengiz suvidan olinishi mumkin, bu uni deyarli cheksiz qiladi va tritiyni nisbatan ko'p bo'lgan litiydan olish mumkin. Texnik va ilmiy qiyinchiliklar bartaraf etilgach, termoyadroviy global energiya ishlab chiqarishga sezilarli ta'sir ko'rsatishi va barqaror va uglerodsiz kelajakka hissa qo'shishi mumkin.

Xulosa

Yadro sintezi barqaror energiya yechimlarini izlashda insoniyat yutuqlarining cho'qqisini ifodalaydi. Quyosh o'z yadrosida sintezni qiyinchiliksiz amalga oshirsa-da, bu jarayonni boshqariladigan sharoitlarda Yerda takrorlash bizning zamonamizning eng katta ilmiy va muhandislik muammolaridan biri bo'lib qolmoqda. Termoyadroviy energiyaning muvaffaqiyatli rivojlanishi bizning dunyomizni qanday quvvatlantirishimizni inqilob qilib, toza, xavfsiz va bitmas-tuganmas energiya manbasiga bo'lgan intilishimizda muhim bosqich bo'ladi.