Amenințarea nucleară globală a crescut în ultimele luni după ce Coreea de Nord construia arme nucleare și amenințarea președintelui Donald Trump împotriva liderului periculos al țării. Tensiunile crescânde au determinat chiar Ceasul Doomsday să se apropie de miezul nopții.
Cu toate acestea, în ciuda potențialului său de a distruge lumea și de a ne amenința însăși existența, energia nucleară are, de asemenea, potențialul de a rezolva nevoile presante de energie ale planetei.
În ultimii ani, porțiuni ale companiilor private au sărit în vagonul de cercetare, datorită progreselor tehnologice și înțelegerii noastre de lucruri precum supraconductorii. Google a făcut recent echipă cu experți în fuziune nucleară pentru a dezvolta un algoritm pentru rezolvarea problemelor complexe de energie, iar MIT a declarat recent că fuziunea nucleară ar putea fi pe rețea în doar 15 ani.
Mai recent, oamenii de știință cred că s-ar putea să fi deblocat unul dintre misterele fuziunii nucleare uitându-se la stelele care explodează. Echipa, de laCentrul de Cercetări Astrofizice Experimentale cu Laser al Universității din Michigan a analizat modul în care căldura joacă un rol în modul în care materialele se amestecă în timpul unei supernove - punctul de lumină creat atunci când o stea ajunge la sfârșitul vieții sale și explodează. Aceste explozii trimit cantități mari de energie, în unele cazuri mai mult decât va da soarele nostru de-a lungul întregii sale vieți.
Rolul pe care îl joacă căldura în astfel de reacții de fuziune în spațiu a fost în mare parte trecut cu vederea și oamenii de știință au încercat să imite astfel de reacții pe Pământ pentru a ajuta la stimularea progreselor energiei nucleare. Prin amestecarea diferitelor plasme cu diferite elemente, inclusiv fier, heliu carbon și hidrogen în condiții de laborator, cercetătorii au reușit să stabilească faptul că fluxurile de energie determină creșterea și scăderea căldurii, ceea ce are un impact semnificativ asupra modului în care elementele se amestecă cu plasme. Acest lucru nu a fost luat în considerare în acest fel, în experimentele anterioare, și ar putea deține în cele din urmă cheia pentru a face fuziunea nucleară mai durabilă pe Pământ. Cercetarea este publicată în Comunicări despre natură.
Ce este energia nucleară?
În timp ce energia nucleară are potențialul de a oferi oamenilor energie aproape nelimitată, fizica din spatele energiei nucleare implică interacțiuni între unele dintre cele mai mici particule imaginabile. În centrul fiecărui atom din univers se află o mică colecție de protoni și neutroni numită nucleu. Numărul de protoni și neutroni din nucleu determină ce element este atomul, iar nucleul reprezintă majoritatea masei acelui atom.
În interiorul nucleului, protonii și neutronii sunt legați împreună de una dintre cele patru forțe fundamentale din fizică numite forța puternică. După cum sugerează și numele său, forța puternică este cea mai puternică dintre toate cele patru, dar funcționează doar la distanțe mici - ca cele din interiorul unui nucleu. Ceilalți suntgravitațional, electromagnetic și slab. Acest videoclip descrie diferențele și modul în care acestea ne afectează:
Atomii sunt în principal spațiu gol. Dacă un atom ar avea dimensiunea unui stadion de fotbal, nucleul ar avea aproximativ dimensiunea unei muște din mijloc. Cealaltă parte a unui atom este electronii din nor care orbitează nucleul unui atom, dar forța puternică nu se aplică electronilor. În schimb, acestea sunt legate de forțe electromagnetice, deoarece au o sarcină negativă în timp ce nucleul este încărcat pozitiv.
În general, fizica nucleară implică formarea sau ruperea unui nucleu. Ambele sunt procese prin care se pierde un pic de masă, iar acestea eliberează cantități uriașe de energie.
De ce este atât de importantă energia nucleară?
Din anii 1950, fizicienii au încercat să imite procesul care alimentează Soarele controlând fuziunea atomilor de hidrogen în heliu. Cheia pentru valorificarea acestei puteri este de a limita bile ultra-fierbinți de hidrogen gazos numite plasme până când cantitatea de energie care iese din reacțiile de fuziune echivalează cu mai mult decât a fost introdusă. Acest punct este ceea ce experții în energie numesc breakeven și, dacă poate, ar fi o descoperire tehnologică și ar putea furniza o sursă nelimitată și abundentă de energie zero-carbon.
Probabil că veți fi la curent cu cea mai faimoasă ecuație a lui Einstein, E = mc ^ 2. Aceasta afirmă că cantitatea de energie eliberată atunci când se pierde un pic de masă este egală cu acea masă înmulțită cu viteza luminii la pătrat. Viteza luminii este un număr destul de mare.
Vedeți centrala nucleară plutitoare de la Cernobîl a Rusiei tocmai a lansat provocarea Faraday: Guvernul va investi 246 de milioane de lire sterline pentru a face din Marea Britanie un lider în tehnologia bateriilor Harta bombelor nucleare relevă cât de probabil ești de a supraviețui unui atac nuclear Ce este Trident? Deterrentul nuclear al Regatului Unit a explicat dezastrele de la Cernobîl și Fukushima: Ce se întâmplă cu zonele de excludere nucleară atunci când oamenii pleacă?
Cel mai mic nucleu al oricărui element este format dintr-un singur proton, găsit în atomii de hidrogen. Hidrogenul, alături de heliu, litiu și beriliu sunt cele mai ușoare elemente din univers, ceea ce înseamnă că nu este nevoie de multă energie pentru a se forma. Aceste elemente ușoare s-au format chiar la începutul universului, când avea aproximativ trei minute și era suficient de rece pentru ca protonii și neutronii să se lege între ei. Acesta este unul dintre motivele pentru care plasmele de hidrogen sunt văzute ca fiind cea mai bună sursă de extragere a energiei nucleare de pe Pământ.
După primele patru elemente, universul a lovit un perete. Era nevoie de mai multă energie pentru următoarele 88 de elemente din tabelul periodic, pentru a depăși protonii respingându-se reciproc cu sarcinile lor pozitive și pentru ca această fuziune nucleară să intre în joc.
Deci, ce este fuziunea nucleară?
Aproape tot ce ne înconjoară a fost creat în interiorul unei stele. Stelele încep cu hidrogen, pe care îl strâng împreună pentru a forma heliu. Acest proces continuă, eliberând energie și încălzind steaua.
Această reacție, folosind hidrogenul ca combustibil, este cea pe care oamenii de știință și echipele ca cei de laTehnologii TAEîncearcă să imite pentru a obține puterea de fuziune nucleară. Când nucleele de deuteriu și tritiu - care pot fi găsite în hidrogen - se fuzionează, ele formează un nucleu de heliu, un neutron și multă energie.
când ieșesc suluri de vârstnici 6
Deoarece fuziunea nucleară necesită cantități uriașe de energie pentru a începe reacțiile, procesul s-a dovedit dificil de copiat pe Pământ. Este nevoie de o presiune imensă și de temperaturi de aproximativ 150 de milioane de grade pentru ca atomii să se combine într-un reactor de fuziune.
Când o stea de dimensiunea miezului soarelui nostru rămâne fără hidrogen (sursa sa de combustibil) începe să moară. Steaua pe moarte se extinde într-un gigant roșu și începe să producă atomi de carbon prin fuziunea atomilor de heliu. Stelele mai mari pot crea elemente mai grele, de la oxigen la fier, într-o serie suplimentară de ardere nucleară. Orice lucru mai greu decât fierul este creat într-o supernovă, explozia uriașă de la sfârșitul vieții unei stele masive.
Cum se leagă fuziunea nucleară de fisiunea nucleară?
Energia nucleară, așa cum o cunoaștem pe Pământ, folosește o reacție nucleară diferită, numită fisiune.
Când elementele încep să se extindă, cum ar fi uraniul sau plutoniul, cu mai mulți protoni și neutroni împachetați în interiorul nucleului, este posibil să le descompunem în elemente mai mici lovindu-le cu neutroni. Acest lucru are ca rezultat și o schimbare a masei, eliberând cantități uriașe de energie.
Problema rezidă în așa-numitele produse secundare ale reacțiilor. Aceste substanțe sunt extrem de radioactive, ceea ce le face incredibil de periculoase și acesta este cel mai semnificativ dezavantaj al energiei nucleare.
Deșeurile radioactive trebuie tratate incredibil de atent și cel mai bun mod pe care îl avem în prezent de a scăpa de ele este îngroparea în adâncurile subterane. Dar face din reactoarele nucleare locuri periculoase, iar dezastrele în care s-au scurs deșeuri radioactive au provocat consecințe cumplite, precum dezastrul de la Cernobîl din 1986 și Fukushima.
Ce companii lucrează la fuziunea nucleară?
CU
Lucrând cu firma privată Commonwealth Fusion Systems, cercetătorii de la MIT au conceput recent o nouă generație de experimente de fuziune și centrale electrice care utilizează superconductori la temperatură înaltă. Deși încă nu a fost realizat, parteneriatul își propune să construiască un dispozitiv compact numit SPARC.
Odată ce electromagnetii supraconductori pentru SPARC au fost dezvoltate, preconizate a fi în următorii trei ani, SPARC le va folosi pentru a genera 100 de milioane de wați, sau 100 de megawatti (MW), de putere de fuziune. Deși nu va transforma acea căldură în electricitate, va produce atâta energie cât este utilizată de un oraș mic - mai mult de două ori decât cea folosită pentru încălzirea plasmei, creând în cele din urmă o energie netă pozitivă din fuziune pentru prima dată. Dacă va avea succes, acest lucru ar putea contribui la crearea unui prototip pe scară largă a unei centrale electrice de fuziune și să pună lumea pe calea fuziunii nucleare în doar 15 ani.
Această cercetare rezultă din lucrările efectuate de Google șiTehnologii TAE, care se numește cea mai mare companie de fuziune privată din lume și mașina sa gigantică cu plasmă ionizată C2-U. Google a construit un algoritm conceput pentru a accelera experimentele în fizica plasmei și scopul final al Tri Alpha Energy, similar CFS, este de a construi prima centrală comercială bazată pe fuziune. Cu cât poate realiza mai repede experimente, cu atât mai rapid și mai ieftin poate atinge acest obiectiv și poate muta lumea către o sursă de energie mai durabilă și mai curată.
CITIȚI NEXT: Supraviețuirea unui atac nuclear
Cercetarea sporită a sectorului privat în domeniul fuziunii nucleare reflectă premiul uriaș în joc - o nouă modalitate abundentă, ecologică și sigură de a genera electricitate, profesorul Ian Chapman, CEO al Autorității pentru Energie Atomică din Marea Britanie a spus .
Pentru a efectua experimente de acest fel, plasma - bile de gaz ultra fierbinți - trebuie să fie închise pentru perioade lungi de timp.Tehnologii TAElimitează aceste plasme folosind o metodă numită configurație inversată în câmp care se prezice a deveni mai stabil pe măsură ce energia crește, spre deosebire de alte metode în care plasmele devin mai greu de controlat pe măsură ce le încălzești.
TAE Technologies ”C-2U împinge aceste experimente la limita puterii electrice care poate fi aplicată pentru a genera și a limita plasma într-un spațiu atât de mic într-un timp atât de scurt. Optimizarea setărilor sale (aparatul are mai mult de 1.000 de butoane) și gestionarea comportamentului plasmei este o problemă complexă și aici intervine algoritmul optometrist Google.
În calitate de inginer software pentru personalul superior Google, Ted Baltz explică , aparatul C-2U rulează o captură cu plasmă la fiecare opt minute și fiecare rulare implică crearea a două pete rotitoare de plasmă în vidul C-2U. Aceste bloburi sunt sparte împreună la peste 600.000 de mile pe oră pentru a crea o minge de plasmă mai mare, mai fierbinte, care se rotește.
CITIȚI NEXT Ce este un algoritm ?
Mingea de plasmă este apoi lovită continuu cu fascicule de particule formate din atomi de hidrogen neutri pentru a o menține rotind. Câmpurile magnetice mențin mingea rotitoare timp de 10 milisecunde. Google algoritm ia toți parametrii de la numărul de setări la calitatea vidului și stabilitatea electronilor pentru a prezenta fizicienilor umani soluții.
Cum funcționează bombele nucleare?
SUA a fost prima țară care a dezvoltat arme nucleare, urmată de Rusia în 1949. În 2016, se estimează că SUA are în jur de 7.000 de focoase nucleare, inclusiv arme retrase, stocate și desfășurate. Se spune că Rusia are în jur de 7.300 de focoase, Franța are în jur de 300, iar Marea Britanie are 215. Coreea de Nord, văzută ca una dintre cele mai semnificative amenințări nucleare din vremurile moderne, are un număr necunoscut de dispozitive, deși estimările ridică numărul la aproximativ 10 .
Toate armele nucleare folosesc fisiunea pentru a genera exploziile lor devastatoare. Armele timpurii, inclusiv băiețelul lăsat pe Hiroshima în timpul celui de-al doilea război mondial, au creat masa critică necesară pentru a declanșa o reacție în lanț de fisiune printragerea unui cilindru gol de uraniu-235 către o țintă realizată din același material.
CITESTE MAI MULT: Ce este o bombă cu hidrogen?
Această tehnică a avansat în ultimii ani și, în armele moderne, masa critică depinde de densitatea materialului. Aceste arme detonează explozivi chimici în jurul așa-numitei gropi de uraniu-235 sau plutoniu-239 metal. Acești izotopi sunt cele mai comune elemente capabile să treacă prin fisiune. Uraniul și plutoniul se găsesc în mod natural în zăcăminte minerale, deși în cantități mici (mai puțin de 1% în cazul uraniului și chiar mai puțin pentru plutoniu), ceea ce înseamnă că trebuie fabricate. Acesta este un proces costisitor și care consumă mult timp și este principala barieră în calea construirii mai libere a bombelor nucleare.
CITIȚI NEXT Care este diferența dintre o bombă cu hidrogen și o bombă atomică?
cum să vezi lista de dorințe a prietenilor Steam
În exploziile nucleare moderne, explozia suflă spre interior, forțând împreună atomii din groapă. Odată ce masa critică este atinsă, neutronii sunt utilizați pentru a crea o reacție în lanț de fisiune care, la rândul său, creează explozia atomică. Armele de fuziune termonucleare folosesc energia din explozia de fisiune pentru a forța izotopii de hidrogen împreună, creând o minge de foc care se apropie de temperaturi la fel de fierbinți ca soarele.
