Năng lượng hợp nhất là gì?

Năng lượng hợp nhất

là sự chiết xuất năng lượng từ các liên kết giữa các hạt trong hạt nhân của các nguyên tử bằng cách hợp nhất các hạt nhân đó lại với nhau.Để đạt được nhiều năng lượng nhất, các yếu tố ánh sáng và đồng vị như hydro, deuterium, triti và helium phải được sử dụng, mặc dù mọi nguyên tố có số nguyên tử thấp hơn sắt có thể tạo ra năng lượng ròng khi hợp nhất.Sự hợp nhất trái ngược với phân hạch, quá trình đó năng lượng được tạo ra bằng cách phá vỡ các hạt nhân nặng như uranium hoặc plutonium.Cả hai được coi là năng lượng hạt nhân, nhưng phân hạch dễ dàng hơn và phát triển tốt hơn.Tất cả các nhà máy năng lượng hạt nhân ngày nay hoạt động dựa trên năng lượng phân hạch, nhưng nhiều nhà khoa học hy vọng rằng một nhà máy điện dựa trên năng lượng hợp nhất sẽ được phát triển trước năm 2050. Có bom hạt nhân dựa trên cả năng lượng phân hạch và năng lượng hợp nhất.Bom A thông thường dựa trên phân hạch, trong khi bom H, hoặc bom hydro, dựa trên phản ứng tổng hợp.Fusion chuyển đổi hiệu quả hơn vật chất thành năng lượng, tạo ra nhiều nhiệt và nhiệt độ hơn khi quá trình được chuyển thành một phản ứng chuỗi.Do đó, bom H có năng suất cao hơn so với bom A, trong một số trường hợp cao hơn 5.000 lần.H-Bomb sử dụng tăng cường phân hạch để đạt được nhiệt độ cần thiết cho phản ứng tổng hợp hạt nhân, khoảng 20 triệu độ Kelvin.Trong bom H, khoảng 1% khối lượng phản ứng được chuyển đổi trực tiếp thành năng lượng. Năng lượng hợp nhất, không phân hạch, là năng lượng cung cấp năng lượng cho mặt trời và tạo ra tất cả nhiệt và ánh sáng của nó.Ở trung tâm của mặt trời, khoảng 4,26 triệu tấn hydro mỗi giây được chuyển thành năng lượng, tạo ra 383 yottawatt (3,83 × 10

26 W) hoặc 9,15 × 10

10 megatons TNT mỗi giây.Điều này nghe có vẻ rất nhiều, nhưng nó thực sự khá nhẹ có tính đến tổng khối lượng và khối lượng của Mặt trời.Tốc độ sản xuất năng lượng trong lõi Suns chỉ khoảng 0,3 W/m

3 (watt trên mét khối), yếu hơn một triệu lần so với sản xuất năng lượng diễn ra trong dây tóc bóng đèn.Chỉ vì lõi rất lớn, với đường kính tương đương với khoảng 20 Trái đất, nó mới tạo ra rất nhiều năng lượng. Trong nhiều thập kỷ, các nhà khoa học đã làm việc để khai thác năng lượng hợp nhất cho nhu cầu của con người, nhưng điều này là khó khăn vìcủa nhiệt độ cao và áp lực liên quan.Sử dụng năng lượng hợp nhất, một đơn vị nhiên liệu có kích thước của một ổ bi nhỏ có thể tạo ra nhiều năng lượng như một thùng xăng.Thật không may, tất cả các nỗ lực sản xuất năng lượng hợp nhất vào năm 2008 đã tiêu thụ nhiều năng lượng hơn so với những gì họ đã sản xuất.Có hai cách tiếp cận cơ bản - sử dụng từ trường để nén plasma vào nhiệt độ tới hạn (phản ứng tổng hợp tạm thời) hoặc Laser lửa ở mục tiêu mạnh đến mức chúng làm nóng nó qua ngưỡng tới hạn cho phản ứng tổng hợp (phản ứng tổng hợp quán tính).Cả hai cách tiếp cận này đã nhận được tài trợ đáng kể, với Cơ sở đánh lửa quốc gia (NIF) đang cố gắng hợp nhất giam cầm quán tính và trực tuyến vào năm 2010, và lò phản ứng thử nghiệm nhiệt hạch quốc tế (ITER) cố gắng hợp nhất với tính hợp nhất giam cầm từ tính và trực tuyến vào năm 2018.