Küresel nükleer tehdit, Kuzey Kore'nin nükleer silah ürettiği iddialarının ve Başkan Donald Trump'ın ülkenin tehlikeli liderine yönelik tehdidinin ardından son aylarda hızlandı. Artan gerilim, Kıyamet Saati'nin gece yarısına yaklaşmasına bile neden oldu.
Ancak, dünyayı yok etme ve varlığımızı tehdit etme potansiyeline rağmen, nükleer enerji aynı zamanda gezegenin acil güç ihtiyaçlarını çözme potansiyeline de sahiptir.
Son yıllarda, teknolojideki ilerlemeler ve süper iletkenler gibi şeyleri anlamamız nedeniyle, özel şirketlerin bir kısmı araştırma vagonuna atlıyor. Google kısa süre önce karmaşık enerji sorunlarını çözmek için bir algoritma geliştirmek için nükleer füzyon uzmanlarıyla bir araya geldi ve MIT yakın zamanda nükleer füzyonun sadece 15 yıl içinde şebekede olabileceğini söyledi.
Daha yakın zamanlarda, bilim adamları, patlayan yıldızlara bakarak nükleer füzyonun gizemlerinden birinin kilidini açabileceklerine inanıyorlar. Ekip, gelenMichigan Üniversitesi'nin Lazer Deneysel Astrofizik Araştırma Merkezi grubu, bir süpernova sırasında malzemelerin karışma biçiminde ısının nasıl bir rol oynadığını araştırdı - bir yıldız ömrünün sonuna ulaştığında ve patladığında oluşan ışık noktası. Bu patlamalar çok büyük miktarda enerji yayar, bazı durumlarda kendi güneşimizin tüm ömrü boyunca vereceğinden daha fazlası.
Uzaydaki bu tür füzyon reaksiyonlarında ısının oynadığı rol büyük ölçüde göz ardı edildi ve bilim adamları, nükleer enerji atılımlarını yönlendirmeye yardımcı olmak için Dünya'daki bu tür reaksiyonları taklit etmeye çalışıyorlar. Araştırmacılar, laboratuvar koşullarında demir, karbon helyum ve hidrojen gibi çeşitli elementlerle farklı plazmaları karıştırarak, enerjideki akışların ısının yükselmesine ve düşmesine neden olduğunu ve bu elementlerin elementlerle nasıl karıştığı üzerinde önemli bir etkiye sahip olduğunu tespit edebildiler plazmalar. Bu, önceki deneylerde bu şekilde ele alınmadı ve sonunda nükleer füzyonu Dünya'da daha sürdürülebilir hale getirmenin anahtarı olabilir. Araştırma şurada yayınlandı: Doğa İletişimi.
Nükleer enerji nedir?
Nükleer güç, insanlara neredeyse sınırsız enerji sağlama potansiyeline sahip olsa da, nükleer enerjinin arkasındaki fizik, hayal edilebilecek en küçük parçacıklardan bazıları arasındaki etkileşimleri içerir. Evrendeki her atomun merkezinde, çekirdek adı verilen küçük bir proton ve nötron topluluğu bulunur. Çekirdekteki proton ve nötron sayısı atomun hangi element olduğunu belirler ve çekirdek o atomun kütlesinin büyük bir kısmını oluşturur.
Çekirdeğin içinde, protonlar ve nötronlar, fizikte güçlü kuvvet olarak adlandırılan dört temel kuvvetten biri tarafından birbirine bağlanır. Adından da anlaşılacağı gibi, güçlü kuvvet dördünün en güçlüsüdür, ancak yalnızca küçük mesafelerde çalışır - tıpkı bir çekirdeğin içindekiler gibi. diğerleriyerçekimi, elektromanyetik ve zayıf. Bu video, farklılıkları ve bizi nasıl etkilediklerini açıklar:
Atomlar esas olarak boş uzaydır. Bir atom bir futbol stadyumu büyüklüğünde olsaydı, çekirdek, kabaca ortasındaki bir sinek büyüklüğünde olurdu. Bir atomun diğer kısmı, bir atomun çekirdeğinin etrafında dönen bulut elektronlarıdır, ancak güçlü kuvvet elektronlara uygulanmaz. Bunun yerine, çekirdek pozitif yüklüyken negatif bir yüke sahip oldukları için elektromanyetik kuvvetlerle bağlanırlar.
Genel olarak konuşursak, nükleer fizik bir çekirdeğin yapılmasını veya parçalanmasını içerir. Her ikisi de küçük bir kütlenin kaybolduğu süreçlerdir ve bunlar çok büyük miktarda enerji açığa çıkarır.
Nükleer enerji neden bu kadar önemli?
1950'lerden beri fizikçiler, hidrojen atomlarının helyuma dönüşmesini kontrol ederek Güneş'e güç veren süreci taklit etmeye çalışıyorlar. Bu gücü kullanmanın anahtarı, füzyon reaksiyonlarından çıkan enerji miktarı girilenden daha fazlasına eşit olana kadar plazma adı verilen ultra sıcak hidrojen gazı toplarını hapsetmektir. Bu nokta, enerji uzmanlarının başabaş dediği şeydir ve eğer mümkünse başarılabilirse, teknolojik bir atılımı temsil edecek ve sınırsız ve bol miktarda sıfır karbonlu enerji kaynağı sağlayabilir.
Muhtemelen Einstein'ın en ünlü denklemi olan E=mc^2'nin farkında olacaksınız. Bu, küçük bir kütle kaybı olduğunda açığa çıkan enerji miktarının, o kütlenin ışık hızının karesiyle çarpımına eşit olduğunu belirtir. Işık hızı oldukça büyük bir sayıdır.
İlgili Rusya'nın yüzen Çernobil nükleer santrali yeni yola çıktı Faraday Challenge: Hükümet, İngiltere'yi pil teknolojisinde lider yapmak için 246 milyon £ yatırım yapacak Nükleer bomba haritası, bir nükleer saldırıda hayatta kalma olasılığınızın ne kadar olduğunu ortaya koyuyor Trident nedir? İngiltere'nin nükleer caydırıcısı Çernobil ve Fukushima felaketlerini açıkladı: İnsanlar ayrıldığında nükleer dışlama bölgelerine ne olur?
Herhangi bir elementin en küçük çekirdeği, hidrojen atomlarında bulunan sadece bir protondan oluşur. Hidrojen, helyum, lityum ve berilyum ile birlikte evrendeki en hafif elementlerdir, yani oluşmaları için fazla enerjiye gerek yoktur. Bu hafif elementler, evrenin en başında, evren yaklaşık üç dakikalıkken ve protonların ve nötronların birbirine bağlanması için yeterince soğukken oluştu. Bu, hidrojen plazmalarının Dünya'daki nükleer enerjiyi çıkarmanın en iyi kaynağı olarak görülmesinin bir nedenidir.
Bu ilk dört elementten sonra evren bir duvara çarptı. Pozitif yükleriyle birbirini iten protonların üstesinden gelmek için periyodik tablodaki sonraki 88 element için daha fazla enerji gerekiyordu ve bunun için nükleer füzyonun devreye girmesi gerekiyordu.
Peki nükleer füzyon nedir?
Etrafımızdaki hemen hemen her şey bir yıldızın içinde yaratıldı. Yıldızlar, helyum oluşturmak için sıkıştırdıkları hidrojenle başlar. Bu süreç devam eder, enerji açığa çıkar ve yıldızı ısıtır.
Hidrojenin yakıt olarak kullanıldığı bu reaksiyon, bilim adamlarının veTAE Teknolojilerinükleer füzyon gücü elde etmek için taklit etmeye çalışıyorlar. Hidrojende bulunabilen döteryum ve trityum çekirdekleri birleştiğinde bir helyum çekirdeği, bir nötron ve çok fazla enerji oluştururlar.
ps4'te güvenli mod nedir
Nükleer füzyon reaksiyonları başlatmak için çok büyük miktarda enerji gerektirdiğinden, sürecin Dünya'da kopyalanmasının zor olduğu kanıtlanmıştır. Atomların bir füzyon reaktöründe birleşmesi için muazzam bir basınç ve yaklaşık 150 milyon derecelik sıcaklık gerekir.
Güneşimizin çekirdeği büyüklüğündeki bir yıldız hidrojeni (yakıt kaynağı) bittiğinde ölmeye başlar. Ölmekte olan yıldız genişler ve kırmızı bir deve dönüşür ve helyum atomlarını kaynaştırarak karbon atomları üretmeye başlar. Daha büyük yıldızlar, bir sonraki nükleer yanma dizisinde oksijenden demire kadar daha ağır elementler oluşturabilir. Demirden daha ağır olan her şey bir süpernovada, devasa bir yıldızın ömrünün sonundaki dev patlamada yaratılır.
Nükleer füzyon nükleer fisyonla nasıl ilişkilidir?
Nükleer enerji, Dünya'da bildiğimiz gibi, fisyon adı verilen farklı bir nükleer reaksiyon kullanır.
Uranyum veya plütonyum gibi elementler çekirdeğin içinde daha fazla proton ve nötronla birlikte genişlemeye başladığında, onları nötronlarla vurarak daha küçük elementlere parçalamak mümkündür. Bu aynı zamanda kütlede bir değişiklikle sonuçlanır ve büyük miktarda enerji açığa çıkar.
Sorun, reaksiyonların sözde yan ürünlerinde yatmaktadır. Bu maddeler oldukça radyoaktiftir ve onları inanılmaz derecede tehlikeli hale getirir ve bu nükleer enerjinin en önemli dezavantajıdır.
Radyoaktif atık inanılmaz derecede dikkatli bir şekilde ele alınmalı ve şu anda ondan kurtulmanın en iyi yolu onu yerin derinliklerine gömmektir. Ancak nükleer reaktörleri tehlikeli yerler haline getiriyor ve radyoaktif atıkların sızdırıldığı felaketler, 1986'da Çernobil ve Fukushima'daki felaket gibi korkunç sonuçlara neden oldu.
Hangi şirketler nükleer füzyon üzerinde çalışıyor?
İLE
Özel firma Commonwealth Fusion Systems ile birlikte çalışan MIT araştırmacıları, yakın zamanda yüksek sıcaklıklı süper iletkenler kullanan yeni nesil füzyon deneyleri ve enerji santralleri tasarladı. Henüz gerçekleştirilmemiş olmasına rağmen, ortaklık SPARC adlı kompakt bir cihaz oluşturmayı hedefliyor.
Bir zamanlar süper iletken elektromıknatıslar SPARC geliştirilen ve önümüzdeki üç yıl içinde olması beklenen SPARC, bunları 100 milyon watt veya 100 megavat (MW) füzyon gücü üretmek için kullanacak. Bu ısıyı elektriğe çevirmeyecek olsa da, küçük bir şehrin kullandığı kadar - plazmayı ısıtmak için kullanılanın iki katından fazla - üretecek ve sonuçta ilk kez füzyondan pozitif bir net enerji yaratacaktır. Başarılı olursa, bu bir füzyon santralinin tam ölçekli bir prototipinin oluşturulmasına yardımcı olabilir ve dünyayı sadece 15 yıl içinde nükleer füzyon yoluna koyabilir.
Bu araştırma, Google tarafından yapılan çalışmanın devamı niteliğindedir veTAE Teknolojilerikendisine dünyanın en büyük özel füzyon şirketi adını veren şirket ve dev iyonize plazma makinesi C2-U. Google, plazma fiziği deneylerini hızlandırmak için tasarlanmış bir algoritma geliştirdi ve Tri Alpha Energy'nin nihai amacı, CFS'ye benzer şekilde, ilk füzyon tabanlı ticari enerji santralini kurmak. Deneyleri ne kadar hızlı tamamlayabilirse, bu hedefe o kadar hızlı ve ucuza ulaşabilir ve dünyayı daha sürdürülebilir, temiz bir enerji kaynağına doğru taşıyabilir.
SONRAKİ OKUYUN: Bir nükleer saldırıdan sağ kurtulma
İngiltere Atom Enerjisi Kurumu CEO'su Profesör Ian Chapman, nükleer füzyonla ilgili artan özel sektör araştırması, söz konusu büyük ödülü yansıtıyor - bol, çevreye duyarlı ve güvenli yeni bir elektrik üretme yolu. dedim .
Bu tür deneyleri gerçekleştirmek için plazmanın - ultra sıcak gaz toplarının - uzun süreler boyunca hapsedilmesi gerekir.TAE Teknolojileriadı verilen bir yöntem kullanarak bu plazmaları sınırlar. alan tersine çevrilmiş yapılandırma Plazmaları ısıtırken kontrol etmenin zorlaştığı diğer yöntemlerin aksine, enerji arttıkça daha kararlı hale geleceği tahmin ediliyor.
TAE TeknolojileriC-2U, bu deneyleri, plazmayı bu kadar kısa bir sürede bu kadar küçük bir alanda üretmek ve sınırlamak için ne kadar elektrik gücünün uygulanabileceğinin sınırına kadar zorlar. Ayarlarını optimize etmek (makinede 1.000'den fazla düğme vardır) ve plazmanın davranışını yönetmek karmaşık bir sorundur ve Google'ın Optometrist Algoritmasının devreye girdiği yer burasıdır.
Google'ın kıdemli personel yazılım mühendisi Ted Baltz olarak açıklar , C-2U makinesi her sekiz dakikada bir plazma atışı yapar ve her çalışma C-2U'nun vakumunda dönen iki plazma bloğu oluşturmayı içerir. Bu bloblar, daha büyük, daha sıcak, dönen bir plazma topu oluşturmak için saatte 600.000 milden fazla bir hızla birbirine çarpılır.
SONRAKİ OKUYUN: algoritma nedir ?
Plazma topu daha sonra dönmesini sağlamak için nötr hidrojen atomlarından yapılmış parçacık ışınlarıyla sürekli olarak vurulur. Manyetik alanlar, dönen topun 10 milisaniye kadar uzun süre tutulmasını sağlar. Google'ın algoritma ayar sayısından vakum kalitesine ve elektronların kararlılığına kadar tüm parametreleri alarak insan fizikçilerine çözümler sunar.
Nükleer bombalar nasıl çalışır?
ABD nükleer silah geliştiren ilk ülkeydi ve onu 1949'da Rusya izledi. 2016 itibariyle ABD'nin emekli, depolanmış ve konuşlandırılmış silahlar da dahil olmak üzere yaklaşık 7.000 nükleer savaş başlığına sahip olduğu tahmin ediliyor. Rusya'nın yaklaşık 7.300 savaş başlığına sahip olduğu söyleniyor, Fransa'nın yaklaşık 300'ü ve İngiltere'nin 215'i var. Modern zamanların en önemli nükleer tehditlerinden biri olarak görülen Kuzey Kore'nin bilinmeyen sayıda cihazı var, ancak tahminler bu sayıyı 10 civarında gösteriyor. .
Tüm nükleer silahlar, yıkıcı patlamalarını oluşturmak için fisyon kullanır. İkinci Dünya Savaşı sırasında Hiroşima'ya atılan Küçük Çocuk da dahil olmak üzere ilk silahlar, bir fisyon zincirleme reaksiyonunu başlatmak için gereken kritik kütleyi yarattı.aynı malzemeden yapılmış bir hedefe içi boş bir uranyum-235 silindiri ateşlemek.
DEVAMINI OKU: Hidrojen bombası nedir?
Bu teknik son yıllarda gelişmiştir ve günümüz silahlarında kritik kütle malzemenin yoğunluğuna bağlıdır. Bu silahlar, kimyasal patlayıcıları sözde bir uranyum-235 veya plütonyum-239 metal çukuru etrafında patlatır. Bu izotoplar, fisyondan geçebilen en yaygın elementlerdir. Uranyum ve plütonyum, küçük miktarlarda (uranyum durumunda %1'den az ve plütonyum için daha da az) olsa da, maden yataklarında doğal olarak bulunurlar, yani üretilmeleri gerekir. Bu maliyetli ve zaman alıcı bir süreçtir ve nükleer bombaları daha özgürce inşa etmenin önündeki ana engeldir.
SONRAKİ OKUYUN: Hidrojen bombası ile atom bombası arasındaki fark nedir?
instagram 2020'de birinin beğendiği her fotoğrafı gör
Modern nükleer patlamalarda, patlama içeriye doğru eserek çukurdaki atomları bir araya gelmeye zorlar. Kritik kütleye ulaşıldığında, nötronlar, sırayla atomik patlamayı yaratan bir fisyon zincir reaksiyonu oluşturmak için kullanılır. Termonükleer füzyon silahları, hidrojen izotoplarını bir araya getirmeye zorlamak için fisyon patlamasından gelen enerjiyi kullanır ve güneş kadar sıcak sıcaklıklara yaklaşan bir ateş topu oluşturur.
