Τι είναι η ενέργεια σύντηξης;

Η ενέργεια σύντηξης είναι η εξαγωγή ενέργειας από δεσμούς μεταξύ των σωματιδίων στους πυρήνες των ατόμων με τη συγχώνευση αυτών των πυρήνων.Για να κερδίσουμε την περισσότερη ενέργεια, τα φωτεινά στοιχεία και τα ισότοπα όπως το υδρογόνο, το δευτέριο, το τρίνιο και το ήλιο, πρέπει να χρησιμοποιηθούν, αν και κάθε στοιχείο με ατομικό αριθμό χαμηλότερο από το σίδηρο μπορεί να παράγει καθαρή ενέργεια όταν συγχωνευθεί.Η σύντηξη έρχεται σε αντίθεση με τη σχάση, η διαδικασία με την οποία παράγεται η ενέργεια με το σπάσιμο των βαρέων πυρήνων όπως το ουράνιο ή το πλουτώνιο.Και οι δύο θεωρούνται ότι είναι πυρηνική ενέργεια, αλλά η σχάση είναι ευκολότερη και καλύτερα ανεπτυγμένη.Όλες οι σημερινές πυρηνικές μονάδες λειτουργίας λειτουργούν με βάση την ενέργεια σχάσης, αλλά πολλοί επιστήμονες ελπίζουν ότι ένας σταθμός παραγωγής ενέργειας που βασίζεται στην ενέργεια σύντηξης θα αναπτυχθεί πριν από το 2050.

Υπάρχουν πυρηνικές βόμβες που βασίζονται τόσο στην ενέργεια σχάσης όσο και στην ενέργεια σύντηξης.Οι συμβατικές βόμβες Α βασίζονται σε σχάση, ενώ οι βόμβες Η ή βόμβες υδρογόνου βασίζονται στη σύντηξη.Η σύντηξη μετατρέπει πιο αποτελεσματικά την ύλη σε ενέργεια, παράγοντας περισσότερη θερμότητα και θερμοκρασία όταν η διαδικασία διοχετεύεται σε αλυσιδωτή αντίδραση.Έτσι, οι βόμβες Η έχουν υψηλότερες αποδόσεις από τις βόμβες Α, σε ορισμένες περιπτώσεις περισσότερες από 5.000 φορές υψηλότερες.Οι βόμβες H χρησιμοποιούν ενισχυτή σχάσης για να επιτύχουν την απαιτούμενη θερμοκρασία για πυρηνική σύντηξη, η οποία είναι περίπου 20 εκατομμύρια βαθμοί Kelvin.Σε μια βόμβα Η, περίπου το 1% της μάζας αντίδρασης μετατρέπεται απευθείας σε ενέργεια.

Η ενέργεια σύντηξης, όχι σχάση, είναι η ενέργεια που εξουσιάζει τον ήλιο και παράγει όλη τη θερμότητα και το φως του.Στο κέντρο του ήλιου, περίπου 4,26 εκατομμύρια τόνοι υδρογόνου ανά δευτερόλεπτο μετατρέπονται σε ενέργεια, παράγοντας 383 Yottawatts (3,83 × 10 ²⁶ W) ή 9,15 × 10 ¹⁰ Megatons TNT ανά δευτερόλεπτο.Αυτό ακούγεται σαν πολλά, αλλά στην πραγματικότητα είναι αρκετά ήπια λαμβάνοντας υπόψη τη συνολική μάζα και τον όγκο του ήλιου.Ο ρυθμός παραγωγής ενέργειας στον πυρήνα του ήλιου είναι μόνο περίπου 0,3 β/m ³ (watt ανά κυβικό μέτρο), πάνω από ένα εκατομμύριο φορές πιο αδύναμη από την παραγωγή ενέργειας που λαμβάνει χώρα σε ένα νήμα λαμπτήρων.Μόνο επειδή ο πυρήνας είναι τόσο τεράστιος, με διαμέτρου ισοδύναμη με περίπου 20 γη, δημιουργεί τόση συνολική ενέργεια. Για αρκετές δεκαετίες, οι επιστήμονες εργάζονται για την αξιοποίηση της ενέργειας σύντηξης για τις ανάγκες του ανθρώπου, αλλά αυτό είναι δύσκολο γιατίτων υψηλών θερμοκρασιών και πιέσεων που εμπλέκονται.Χρησιμοποιώντας ενέργεια σύντηξης, μια μονάδα καυσίμου μεγέθους ενός μικρού ρουλεμάν μπορεί να παράγει τόσο μεγάλη ενέργεια όσο ένα βαρέλι βενζίνης.Δυστυχώς, όλες οι προσπάθειες για την παραγωγή ενέργειας σύντηξης από το 2008 έχουν καταναλώσει περισσότερη ενέργεια από ό, τι έχουν παράγει.Υπάρχουν δύο βασικές προσεγγίσεις - χρησιμοποιήστε ένα μαγνητικό πεδίο για να συμπιέσετε ένα πλάσμα στην κρίσιμη θερμοκρασία (σύντηξη μαγνητικού περιορισμού) ή λέιζερ πυρκαγιάς σε ένα στόχο τόσο έντονο που το θερμαίνονται πέρα από το κρίσιμο όριο για σύντηξη (σύντηξη αδρανείας).Και οι δύο αυτές προσεγγίσεις έχουν λάβει σημαντική χρηματοδότηση, με την Εθνική Διευκόλυνση ανάφλεξης (NIF) να προσπαθεί για σύντηξη αδρανείας και να έρχεται στο διαδίκτυο το 2010 και ο διεθνής θερμοπυρηνικός πειραματικός αντιδραστήρας (ITER) προσπαθώντας για μαγνητική σύντηξη περιορισμού και έρχεται στο διαδίκτυο το 2018.