este posibil să fi auzit despre fuziunea la rece, ideea că atomii pot fi topiți împreună fără a folosi căldură semnificativă sau alt tip de energie și totuși producând o mare cantitate de energie. Piatra acestui filozof a fost obiectul căutării multor alchimiști moderni, așa că le vom lăsa în seama lor.
hot fusion, cu toate acestea, este real. Este ceea ce se întâmplă în interiorul Soarelui și al altor stele. Nucleele atomilor se prăbușesc unul în celălalt cu viteză mare, ducând la fuziune și o mare cantitate de energie eliberată., Cercetarea și dezvoltarea în domeniul energiei de fuziune încearcă să creeze reacții similare aici pe Pământ la peste 100 de milioane de grade Celsius.
opusul fisiunii nucleare
energia de fuziune, într – un fel, este opusul a ceea ce numim convențional energie nucleară-deși energia de fuziune se ocupă și de nucleul atomilor. În centralele nucleare actuale, energia provine din împărțirea atomului. Fuziunea, după cum sugerează și numele, produce energie nu prin ruperea atomilor, ci prin fuziunea lor.diferența reală vine de la tipul de elemente implicate în aceste procese., Ceea ce știm ca energie nucleară necesită elemente cu atomi mari, grele cum ar fi uraniu sau plutoniu, care pot fi împărțite în atomi mai mici. Cu toate acestea, uraniul, plutoniul și produsele lor de fisiune sunt radioactive, ceea ce înseamnă că, atunci când se descompun, emit radiații ionizante, care în anumite circumstanțe ar putea fi periculoase pentru oameni.energia de fuziune se bazează în schimb pe combinarea a doi atomi ușori – de obicei hidrogen. Când doi atomi de hidrogen fuzionează, ei creează heliu., Deci, nu numai că energia de fuziune se bazează pe elementul cel mai abundent din univers, produsul său secundar poate fi folosit cu ușurință în scopuri medicale sau pentru a arunca în aer baloane.
încercați să împingeți doi magneți împreună
cum fuzionați doi atomi? Provocarea vine din faptul că nucleul unui atom conține protoni încărcați pozitiv și neutroni neutri, așa cum vă veți aminti cu siguranță din clasa dvs. de fizică. Prin urmare, nucleul unui atom va purta întotdeauna o sarcină pozitivă. Încercarea de a-l combina cu altul cu o sarcină pozitivă este ca și cum ai încerca să împingi doi magneți unul spre celălalt., Vor rezista. Acesta este motivul pentru care energia de fuziune folosește cei mai ușori atomi posibili. Dar este încă foarte greu.în interiorul Soarelui, fuziunea are loc deoarece gravitația imensă atrage atomii împreună, creând densitate extremă și căldură enormă, ceea ce face ca atomii să se ciocnească între ei cu viteză mare. Forța gravitațională este mult mai slabă pe Pământ, din cauza dimensiunii relativ mici a acestei planete, iar temperatura – în ciuda încălzirii globale – nu este nicăieri aproape de căldura soarelui. Deci, cum putem crea condiții similare aici pentru ca fuziunea să aibă loc?,
mai fierbinte decât soarele
răspunsul este destul de evident. Pentru a compensa gravitația noastră mai mică, trebuie doar să creați o temperatură mai caldă decât soarele. De șase până la zece ori mai calde, până la 150 de milioane de grade Celsius. Aici, pe Pământ, această căldură extraordinară va crea condițiile pentru a permite atomilor de hidrogen să se ciocnească unul de celălalt, rezultând în fuziune și generând și mai multă energie. Sună ușor? Există destul de multe detalii care trebuie eliminate.
primul număr: unde ați putea crea o astfel de temperatură, astfel încât substanța încălzită să nu distrugă tot ce atinge?, Din nou, soluția este simplă: nu-i permiteți să intre în contact cu nimic. Pentru a realiza acest lucru, oamenii de știință ruși de la mijlocul secolului XX au dezvoltat tokamak-ul, o cameră în formă de gogoașă goală, înconjurată de magneți puternici.în interiorul acestei camere, gazul de hidrogen este încălzit la o temperatură extrem de ridicată și transformat într-o stare de plasmă. Starea plasmatică este una dintre cele patru stări fundamentale ale materiei, în care substanța gazoasă devine ionizată – deoarece electronii care orbitează nucleele atomice sunt deposedați., Materia ionizată este conductivă electric și, prin urmare, câmpurile magnetice pot domina comportamentul materiei. Acolo intră magneții. Magneții pot împiedica această substanță conductivă electric să se apropie de pereții tokamak-ului, situându-se deasupra ei. În interiorul plasmei, condițiile sunt potrivite pentru ca atomii să se ciocnească între ei și să fuzioneze, eliberând energie.,cel mai mare reactor experimental de fuziune nucleară tokamak din lume – numit ITER – este în construcție în Franța, pentru a dovedi fezabilitatea fuziunii termonucleare ca sursă de energie pe scară largă și fără carbon. ITER este un megaproject internațional de cercetare și inginerie care implică Uniunea Europeană, China, India, Japonia, Coreea de Sud, Rusia și SUA. Dacă va avea succes, instalația va transforma 50 MW de energie introdusă în sistem – pentru a încălzi inițial plasma – în energie prin fuziune de 500 MW.,>
O mulțime de gogoașă
reactorului ITER va fi mare:
- ITER tokamak va fi la fel de grele ca cele trei Turnuri Eiffel;
- structura de 1 000 de tone electromagnet în centrul mașinii trebuie să fie suficient de puternic pentru a conține o forță echivalentă cu de două ori forța de Naveta spatiala la decolare (60 meganewtons, sau peste 6 000 de tone de forță);
- nu va fi de 18 D-în formă de electromagneți în jurul valorii de în formă de gogoașă tokamak camera, fiecare dintre ele 17 metri înălțime și 9 metri lățime, cu o greutate de 310 tone, greutatea aproximativă de un complet încărcată Boeing 747-300 avion.,dar cum am putea scoate acea energie enormă din gogoașă și să o canalizăm în siguranță în casele noastre ca electricitate? Acest lucru se face prin peretele camerei principale și o regiune numită divertor, poziționată în partea de jos a tokamak. Divertorul controlează evacuarea căldurii, a gazelor reziduale și a impurităților din reactor și rezistă la cele mai mari sarcini de căldură de suprafață. Suprafața divertorului este acoperită de tungsten, metalul cu cel mai înalt punct de topire (3422°c).,în 2019, cu sprijinul Fondului European pentru Investiții Strategice, Banca Europeană de investiții a semnat un împrumut de 250 de milioane de euro Agenției italiene de cercetare ENEA pentru a ajuta la construirea facilității de testare divertor și tokamak. Centrala va testa diverse alternative pentru a epuiza cantitatea imensă de căldură care curge în componenta divertor a unui reactor de fuziune nucleară.
o turbină cu abur glorificată
cercetătorii continuă să caute alternative, dar, așa cum este acum, întregul proces de tranziție a căldurii la energie electrică devine mai degrabă de modă veche., Căldura primită de peretele cu plasmă și de divertor va fi utilizată pentru a transforma apa în abur, care va conduce o turbină cu abur. Turbina este conectată la un generator care produce energia electrică care urmează să fie introdusă într-o rețea.
„progresele științifice către energia de fuziune nu sunt susceptibile să apară ca mărul care cade pe capul lui Newton”, spune Istvan Szabo, inginer senior în Divizia de securitate energetică a Băncii Europene de investiții. „Ai nevoie de mai multe resurse.,”
Szabo recunoaște că este posibil ca mâine cineva să vină cu o soluție complet diferită pentru a valorifica energia de fuziune sau un răspuns diferit la nevoia de energie durabilă pentru a ne alimenta în viitor. „Există și alte idei pentru a comprima Materia și a fuziona atomii. De exemplu, pentru a utiliza lasere sau compresie mecanică. Și poate cineva va rezolva într-o zi fuziunea la rece”, spune Szabo. „Dar testarea acestora va necesita resurse imense. Fuziunea termonucleară este cea mai îndepărtată de-a lungul fazei de cercetare și dezvoltare. Oferă cea mai mare speranță.,”
investiții în energie electrică
deci ne încălzim cu căutarea energiei de fuziune, dar energia de fuziune este doar unul dintre mai multe proiecte energetice inovatoare pe care bei le finanțează.
BEI a investit peste 30 de milioane EUR în acțiuni junior și senior ale fondului de acces responsabil la energie curată. Fondul este de așteptat să finanțeze companiile care oferă felinare solare cu plată și alte sisteme de energie solară off-grid pentru case și întreprinderi, mai ales în Africa Subsahariană și Asia de Sud-Est., Aceste sisteme permit familiilor cu venituri mici, de exemplu, să ruleze frigidere mici și alte aparate. Aceștia pot plăti pentru sistemul de energie solară în rate mici, în timp ce fondul finanțează furnizorul pentru costul inițial al achiziționării sistemului.din cauza riscului ridicat al investițiilor, fondul are mai multe straturi de acțiuni. Cel mai riscant nivel este nivelul acțiunilor junior în care BEI a investit. Achiziționarea acțiunilor junior reduce astfel riscul Fondului pentru alți investitori care cumpără acțiuni senior., Astfel, implicarea bei atrage un capital privat semnificativ în fond. Pe durata de viață a fondului, se așteaptă ca energia curată să fie furnizată mai mult de 150 de milioane de oameni.BEI a investit, de asemenea, 50 de milioane de euro, în cadrul InnovFin, sprijinit de Comisia Europeană, într-un fond de acțiuni care vizează inovații care ar putea reduce semnificativ emisiile de gaze cu efect de seră. Alți investitori din acest fond, numit Breakthrough Energy Ventures Europe, includ Bill Gates și o serie de alte persoane cu valoare netă ultra-ridicată.,
legătura dintre aceste proiecte variate: ele fac viitorul mai prietenos cu clima.
