Fusiekrag
Fusiekrag of fusie-energie is 'n voorgestelde vorm van kragopwekking wat elektrisiteit sal opwek deur hitte van kernfusiereaksies te gebruik. In 'n samesmeltingsproses kombineer twee ligter atoomkerne om 'n swaarder kern te vorm, terwyl energie vrygestel word. Toestelle wat ontwerp is om hierdie energie te benut, staan bekend as fusiereaktore. Navorsing oor fusiereaktore het in die 1940's begin, maar tot 2025 het nog geen toestel netto krag gelewer nie, hoewel netto positiewe reaksies wel behaal is.[1][2][3][4]
Fusieprosesse vereis brandstof, in 'n toestand van plasma, en 'n beperkte omgewing met voldoende temperatuur, druk en inperkingstyd. Die kombinasie van hierdie parameters wat lei tot 'n kragproduserende stelsel staan bekend as die Lawson-kriterium. In sterkerns is die mees algemene brandstof die ligste isotoop van waterstof (protium), en swaartekrag verskaf die voorwaardes wat nodig is vir fusie-energieproduksie. Voorgestelde fusiereaktors sal die swaar waterstofisotope van deuterium en tritium gebruik vir DT-fusie, waarvoor die Lawson-kriterium bekend is dat dit die maklikste is om te bereik. Dit produseer 'n heliumkern en 'n energieke neutron.[5] Die meeste ontwerpe het ten doel om hul brandstof tot ongeveer 100 miljoen kelvin te verhit, wat 'n groot uitdaging bied om 'n suksesvolle ontwerp te vervaardig. Fusiebrandstof is 10 miljoen keer meer energiedigter as steenkool,[6] maar tritium is uiters skaars op Aarde, met 'n halfleeftyd van slegs ~12,3 jaar. Gevolglik, tydens die werking van beoogde fusiereaktore, word teelkomberse aan neutronvloede onderwerp om tritium te genereer om die brandstofsiklus te voltooi.[7]
As 'n bron van kragopwekking het kernfusie 'n aantal potensiële voordele in vergelyking met kernsplyting. Dit sluit in min hoëvlakafval, en verhoogde veiligheid. Die nodige kombinasie van temperatuur, druk en duur het egter bewys dat dit moeilik is om op 'n praktiese en ekonomiese wyse te vervaardig. 'n Tweede kwessie wat algemene reaksies affekteer, is die bestuur van resulterende neutronbestraling, wat met verloop van tyd die reaksiekamer, veral die eerste muur, afbreek.
Fusie-navorsers het verskeie inperkingskonsepte ondersoek. Die vroeë klem was op drie hoofstelsels: z-knyp, stellarator en magnetiese spieël. Die huidige toonaangewende ontwerpe is die tokamak en traagheidsbeperking (ICF) deur laser. Beide ontwerpe word op baie groot skaal ondersoek, veral die ITER-tokamak in Frankryk en die National Ignition Facility (NIF) laser in die Verenigde State. Navorsers bestudeer ook ander ontwerpe wat minder duur benaderings kan bied. Onder hierdie alternatiewe is daar toenemende belangstelling in gemagnetiseerde teikensamesmelting en traagheids-elektrostatiese inperking, en nuwe variasies van die stellarator.
Beelde
[wysig | wysig bron]
Scylla I, die eerste toestel om laboratorium termonukleêre fusie te bewerkstellig
T-1 (tokamak), die eerste tokamak-toestel
Uitsny-tekening van die Joint European Torus van ongeveer 1980
Princeton FRC, 'n moderne omgekeerde veldkonfigurasie eksperiment
Fusie plasma in China se Experimental Advanced Superconducting Tokamak
Die National Ignition Facility, die grootste traagheidsbeperkingsfusie eksperiment en eerste om fusie-ontsteking en wetenskaplike gelykbreekpunt
ITER, die grootste magnetiese opsluiting fusie eksperiment, wat geskeduleer is om vanaf 2034 te werk
_(41783636452).jpg)
Verwysings
[wysig | wysig bron]- ↑ Chang, Kenneth (13 Desember 2022). "Scientists Achieve Nuclear Fusion Breakthrough With Blast of 192 Lasers – The advancement by Lawrence Livermore National Laboratory researchers will be built on to further develop fusion energy research". The New York Times. Besoek op 13 Desember 2022.
- ↑ "DOE National Laboratory Makes History by Achieving Fusion Ignition". US Department of Energy. 13 Desember 2022. Besoek op 13 Desember 2022.
- ↑ Vogt, Adrienne; Hayes, Mike; Nilsen, Ella; Hammond, Elise (13 Desember 2022). "13 Desember 2022 US officials announce nuclear fusion breakthrough". CNN (in American English). Besoek op 14 Desember 2022.
- ↑ Gardner, Timothy. "US scientists repeat fusion ignition breakthrough for 2nd time". Reuters. No. 13 Desember 2022. Besoek op 13 Februarie 2024.
- ↑ "Fuelling the fusion reaction". Iter. Besoek op 23 Junie 2024.
- ↑ "Fusion Energy – Energy Singularity". energysingularity.cn (in Chinees). 22 Februarie 2025. Besoek op 22 Februarie 2025.
- ↑ Gan, Y; Hernandez, F; et, al (2017). "Thermal Discrete Element Analysis of EU Solid Breeder Blanket Subjected to Neutron Irradiation" (PDF). Fusion Science and Technology. 66 (1): 83–90. arXiv:1406.4199. doi:10.13182/FST13-727.
