Știm că curiozitatea umană de a controla totul a dus la descoperirea unor mari progrese tehnologice. Una dintre marile probleme cu care se confruntă ființa umană în acest secol este criza energetică. Aceasta înseamnă că trebuie dezvoltate toate aspectele necesare pentru realizarea fuziunii nucleare. The soare artificial din China este aproape de a realiza fuziunea nucleară și de a pune capăt problemelor crizei energetice.
În acest articol vă vom spune ce este soarele artificial din China, care sunt caracteristicile lui și cât de important este pentru paradigma energetică globală.
Care este soarele artificial al Chinei
Ei îl numesc soare artificial pentru că folosește aceeași sursă de energie ca cea mai apropiată stea a noastră. Este unul dintre cele mai promițătoare progrese în știință, cu un nume tehnic numit fuziune: o sursă aproape curată de energie pe care marile puteri o urmăresc de zeci de ani. Atât de mult încât acum cincizeci de ani se spunea că au mai rămas doar cincizeci...
Totuși, se pare că ne apropiem. Printre altele, pentru că China tocmai a doborât recordul pentru cea mai lungă reacție de fuziune nucleară: 120 de milioane de grade Celsius timp de 101 secunde.
În primul rând, vom merge mai departe și vom explica ce este cu adevărat fuziunea nucleară. Centralele nucleare convenționale funcționează prin eliberarea energiei din fisiune. Adică „rupe” atomul. Astfel, uraniul îmbogățit bombardat cu neutroni este folosit pentru a începe o reacție nucleară în lanț.
Aceste fabrici funcționează de mai bine de jumătate de secol. Specific, Prima centrală nucleară conectată la rețea a fost finalizată în Uniunea Sovietică în 1954. Totuși, așa cum ne arată seria dezastrelor nucleare de la Cernobîl, acestea nu sunt lipsite de riscuri.
Pe de o parte, avem reacții în lanț necontrolate. Deși consecințele au fost catastrofale, astfel de evenimente sunt extrem de anormale. Adevărata problemă a fisiunii nucleare sunt deșeurile pe care le produce, care pot rămâne periculos de radioactive timp de sute de ani.
Dimpotrivă, fuziunea nucleară sau un soare artificial oferă capacitatea de a genera energie în siguranță, cu puține deșeuri sau deloc. Datorită amprentei reduse de carbon, ar putea fi un instrument puternic în lupta împotriva schimbărilor climatice.
Cum se realizează fuziunea nucleară
Cum se realizează? În esență, combină două nuclee ușoare într-un nucleu greu, supunându-le la o presiune enormă și la temperaturi extrem de ridicate. Reacția eliberează, de asemenea, energie, deoarece nucleele rezultate sunt mai puțin masive decât primele două nuclee singure.
De obicei, combustibilul folosit pentru a crea un soare artificial se bazează pe izotopi de deuteriu și tritiu. Deuteriul poate fi extras din apa de mare, în timp ce tritiul poate fi extras din litiu.. Ambele elemente sunt abundente în abundență absolută, aproape infinită în comparație cu uraniul. De exemplu, deuteriul dintr-un litru de apă de mare poate produce o energie echivalentă cu trei sute de litri de ulei.
Pentru a înțelege energia eliberată în timpul fuziunii, este suficient să țineți cont de faptul că câteva grame de combustibil pot genera terajouli: suficient pentru a satisface nevoile energetice ale unei persoane dintr-o țară dezvoltată timp de șase ani.
Reacțiile de fuziune produc și deșeuri. Cea mai mare parte este heliu, un gaz inert. Cu toate acestea, sunt produse și cantități mici de deșeuri radioactive derivate din tritiu.
Din fericire, se descompun cu mult înaintea omologilor lor de fisiune. Mai exact, pot fi refolosite sau reciclate în mai puțin de o sută de ani. Pe de altă parte, fluxul de neutroni care are loc în timpul fuziunii afectează materialele din jur, care treptat devin radioactive fără protecție. Prin urmare, ecranarea structurii reactorului va fi un alt aspect crucial.
Cum funcționează soarele artificial din China
Ok, acum avem combustibilii noștri cu tritiu și deuteriu și principiile de bază de funcționare. Dar cum funcționează exact acest proces? Aici, deci, încep capcanele atunci când treceți de la teorie la practică.
Așa cum ne așteptam, a fost necesar să se aplice presiuni și temperaturi foarte mari. Suficient pentru a transforma combustibilul într-o plasmă extrem de fierbinte. Atomii trebuie să se ciocnească între ei la temperaturi de cel puțin 100 de milioane de grade Celsius, cu suficientă presiune pentru a le apropia atât de aproape, încât atracția nucleară învinge repulsia electrică.
Stabilirea unui paralelism brut este ca și cum ai depăși repulsia a doi magneți de aceeași polaritate până când îi poți lipi. Pentru a atinge aceste condiții extreme, câmpurile magnetice și razele laser puternice sunt folosite pentru a focaliza combustibilul. Odată ce starea de plasmă hiperfierbintă este atinsă, combustibilul trebuie adăugat în continuare în timp ce se încearcă controlul emisiilor mari de căldură fără a distruge reactorul.
Desigur nu există niciun material în lume care să reziste la 100 de milioane de grade Celsius fără să se topească instantaneu. Aici intervine limitarea plasmei, iar acest lucru se realizează prin diferitele tipuri de reactoare.
Cele mai recente progrese în fuziunea nucleară
După cum ne așteptam inițial, una dintre cele mai recente evoluții în fuziunea nucleară prezintă China. În mai 2021, cercetătorii de la Institutul de Fizică de Sud-Vest (SWIP) din Chengdu, China, au anunțat că reactorul lor HL-2M a doborât toate recordurile pentru experimentele de fuziune nucleară.
Deși este un proces complex, cea mai mare provocare nu este fuziunea în sine, așa cum s-a realizat în multe reactoare în ultimii ani. Adevărata provocare este să o menținem în timp: puțini oameni sunt capabili să facă mai mult de câteva secunde.
De acolo și-au luat medalia oamenii de știință SWIP: au atins o temperatură de 150 de milioane de grade Celsius timp de 101 secunde. Recordul anterior a fost deținut de Coreea de Sud cu 20 de secunde.
Acest reactor asemănător tokamak este anunțat ca un „soare artificial”, dar de fapt este de zece ori mai fierbinte decât miezul soarelui. Toate privirile sunt acum pe cel mai mare pariu internațional de până acum: ITER. Acest mare proiect care implică 35 de țări care tocmai au finalizat prima fază de construcție. Dacă totul va merge bine, reactorul final va putea genera 500 de megawați de electricitate în jurul anului 2035.
Sper că cu aceste informații puteți afla mai multe despre solo artificial din China și despre caracteristicile sale.