Vi ved, at den menneskelige nysgerrighed efter at kontrollere alt har ført til opdagelsen af store teknologiske fremskridt. Et af de store problemer, som mennesket står over for i dette århundrede, er energikrisen. Det betyder, at alle de nødvendige aspekter skal udvikles for at gennemføre atomfusion. Det kina kunstig sol det er tæt på at opnå nuklear fusion og gøre en ende på problemerne med energikrisen.
I denne artikel vil vi fortælle dig, hvad den kunstige sol i Kina er, hvad dens karakteristika er, og hvor vigtig den er for det globale energiparadigme.
Hvad er Kinas kunstige sol
De kalder det den kunstige sol, fordi den bruger den samme energikilde som vores nærmeste stjerne. Det er et af de mest lovende fremskridt inden for videnskaben, med et teknisk navn kaldet fusion: en næsten ren energikilde, som stormagterne har jagtet i årtier. Så meget, at det for XNUMX år siden blev sagt, at der kun var XNUMX tilbage...
Det ser dog ud til, at vi nærmer os. Blandt andet fordi Kina netop har slået rekorden for den længste atomfusionsreaktion: 120 millioner grader Celsius i 101 sekunder.
Først vil vi gå videre og forklare, hvad nuklear fusion egentlig er. Konventionelle atomkraftværker fungerer ved at frigive energi fra fission. Det vil sige "bryde" atomet. Således bruges beriget uran bombarderet med neutroner til at starte en nuklear kædereaktion.
Disse fabrikker har været i drift i mere end et halvt århundrede. Bestemt, Det første nettilsluttede atomkraftværk stod færdigt i Sovjetunionen i 1954. Men som rækken af Tjernobyl-atomkatastrofer viser os, er de ikke uden risiko.
På den ene side har vi ukontrollerede kædereaktioner. Selvom konsekvenserne var katastrofale, er sådanne begivenheder yderst unormale. Det virkelige problem med nuklear fission er det affald, det producerer, som kan forblive farligt radioaktivt i hundreder af år.
Omvendt nuklear fusion eller en kunstig sol tilbyde muligheden for sikkert at generere strøm med lidt eller intet spild. Takket være dets lave COXNUMX-fodaftryk kan det være et stærkt værktøj i kampen mod klimaændringer.
Hvordan atomfusion opnås
Hvordan opnås det? I det væsentlige kombinerer den to lette kerner til en tung kerne, der udsætter dem for enormt pres og ekstremt høje temperaturer. Reaktionen frigiver også energi, fordi de resulterende kerner er mindre massive end de to første kerner alene.
Typisk er det brændstof, der bruges til at skabe en kunstig sol, baseret på deuterium- og tritiumisotoper. Deuterium kan udvindes fra havvand, mens tritium kan udvindes fra lithium.. Begge grundstoffer er rigelige i absolut overflod, næsten uendelige sammenlignet med uran. For eksempel kan deuterium i en liter havvand producere den energi, der svarer til tre hundrede liter olie.
For at forstå den energi, der frigives under fusion, er det nok at tage i betragtning, at et par gram brændstof kan generere terajoule: nok til at dække energibehovet hos en person i et udviklet land i seks år.
Fusionsreaktioner producerer også affald. Det meste af det er helium, en inert gas. Der produceres dog også små mængder radioaktivt affald fra tritium.
Heldigvis henfalder de længe før deres fission-modstykker. Konkret kan de genbruges eller genbruges på mindre end hundrede år. På den anden side påvirker neutronfluxen, der opstår under fusion, de omgivende materialer, som gradvist bliver radioaktive uden beskyttelse. Derfor, afskærmningen af reaktorstrukturen vil være et andet afgørende aspekt.
Hvordan Kinas kunstige sol fungerer
Ok, nu har vi vores tritium og deuterium brændstoffer, og de grundlæggende principper for drift. Men hvordan fungerer denne proces helt præcist? Her begynder faldgruberne, når man går fra teori til praksis.
Som vi forventede, var det nødvendigt at anvende meget høje tryk og temperaturer. Nok til at forvandle brændstoffet til et ekstremt varmt plasma. Atomer skal kollidere med hinanden ved temperaturer på mindst 100 millioner grader Celsius, med tilstrækkeligt tryk til at bringe dem så tæt sammen, at den nukleare attraktion overvinder den elektriske frastødning.
At etablere en grov parallelitet er som at overvinde frastødningen af to magneter med samme polaritet, indtil du kan lime dem sammen. For at opnå disse ekstreme forhold bruges magnetiske felter og kraftige laserstråler til at fokusere brændstoffet. Når først den hypervarme plasmatilstand er nået, skal der fortsat tilføres brændstof, mens man forsøger at kontrollere de høje varmeemissioner uden at ødelægge reaktoren.
Selvfølgelig, der er intet materiale i verden, der kan modstå 100 millioner grader Celsius uden at smelte øjeblikkeligt. Det er her plasma indeslutning kommer i spil, og det opnås gennem de forskellige typer reaktorer.
De seneste fremskridt inden for nuklear fusion
Som vi oprindeligt forventede, omfatter en af de seneste udviklinger inden for nuklear fusion Kina. I maj 2021 meddelte forskere ved Southwest Institute of Physics (SWIP) i Chengdu, Kina, at deres HL-2M-reaktor havde slået alle rekorder for atomfusionseksperimenter.
Selvom det er en kompleks proces, er den største udfordring ikke selve fusionen, som man har opnået i mange reaktorer i de senere år. Den virkelige udfordring er at bevare den over tid: få mennesker er i stand til at gøre mere end et par sekunder.
Det var der, SWIP-forskerne fik deres medalje: de nåede en temperatur på 150 millioner grader Celsius i 101 sekunder. Den tidligere rekord blev holdt af Sydkorea med 20 sekunder.
Denne tokamak-lignende reaktor annonceres som en "kunstig sol", men den er faktisk ti gange varmere end solens kerne. Alle øjne er nu rettet mod den hidtil største internationale indsats: ITER. Det her store projekt involverer 35 lande, der netop har afsluttet den første fase af byggeriet. Hvis alt går vel, vil den endelige reaktor kunne generere 500 megawatt elektricitet omkring 2035.
Jeg håber, at du med denne information kan vide mere om kunstig solo fra Kina og dens egenskaber.