Energija budućnosti: Što je nuklearna fuzija?

Fuzija je nuklearna reakcija pri kojoj dolazi do spajanja jezgara atoma i nastajanja teže jezgre.

Proces je praćen oslobađanjem ili apsorpcijom energije što ovisi o masi uključenih jezgri. Atomske jezgre su pozitivno nabijene i odbijaju se, a da bi ih se spojilo, potrebno ih je sudariti dovoljno brzo kako bi se prevladala odbojna električna sila. Prilikom toga se oslobađa ogromna količina energije.

Fuzija je također izvor energije u zvijezdama. Nuklearna reakcija lakih elemenata oslobađa energiju koja uzrokuje njihov sjaj. Kod težih elemenata javlja se apsorpcija energije i to pri ekstremnim uvjetima vrlo visokih energija ili kod eksplozije supernove.

Jedna od reakcija fuzije koja se odvija u zvijezdama je i niz proton - proton ili p-p niz. Reakcijom zvijezde pretvaraju vodik u helij, a takav niz prevladava kod zvijezdi veličine našeg Sunca ili manjih.

p-p niz prevladava kod zvijezdi veličine našeg Sunca ili manjih

Proces fuzije mogao bi se odvijati i u termonuklearnim elektranama pri kontroliranim uvjetima. To bi imalo smisla samo ako bi se proizvelo dovoljno energije u odnosu na utrošenu energiju u odvijanju procesa. Potrebno je postići visoke temperature, a izgradnja takve elektrane predstavlja pravi tehnološko-inženjerski pothvat.

Potrebni su kontrolirani sudari pri velikim brzinama, a kako je brzina čestica u korelaciji s temperaturom, potrebna je temperatura od 200 milijuna stupnjeva Celzijevih koja bi ubrzala čestice do potrebne brzine. Pri toj se temperaturi atomi raspadaju na jezgre i elektrone formirajući plazmu - mješavinu nabijenih čestica. Vruća fuzijska plazma treba doći u kontakt s zidom reaktora, što se postiže pomoću magnetskog polja.

Fuzijska reakcija deuterij-tricij (D-T) smatra se najboljom reakcijom za dobivanje energije fuzije

Gorivo nuklearne fuzijske elektrane su izotopi vodika deuterij i tricij, koji se nalaze u vodi. Radi se dakle o praktički neograničenom izvoru energije. Nade za budućnost leže u ITER-u, Međunarodnom termonuklearnom eksperimentalnom reaktoru, projektu vrijednom gotovo 13 milijardi eura koji bi do 2030. trebao početi s radom.

Potrebna je znatna energija da bi se izazvala nuklearna fuzija, čak i kod najlakšeg elementa vodika. Međutim, fuzijom lakših jezgri kojom nastaje teža jezgra i slobodni neutron, obično se oslobađa više energije nego što je potrebno da bi se jezgre spojile. To je egzotermni proces kojim mogu nastati samoodržive reakcije.

Jedina fuzijska reakcija ostvarena do sada je eksplozija termonuklearne bombe, od kojih je prva ovdje prikazana Ivy Mike

čudaprirode.com