We weten dat de menselijke nieuwsgierigheid om alles te controleren, heeft geleid tot de ontdekking van grote technologische vooruitgang. Eén van de grootste problemen waarmee de mensheid in deze eeuw kampt, is de energiecrisis. Dat betekent dat alle aspecten die nodig zijn om kernfusie tot stand te brengen, ontwikkeld moeten worden. Hij china kunstmatige zon het is dicht bij het bereiken van kernfusie en het beëindigen van de problemen van de energiecrisis.
In dit artikel gaan we je vertellen wat de kunstmatige zon in China is, wat zijn kenmerken zijn en hoe belangrijk hij is voor het wereldwijde energieparadigma.
Wat is de kunstmatige zon van China
Ze noemen het de kunstmatige zon omdat het dezelfde energiebron gebruikt als onze dichtstbijzijnde ster. Het is een van de meest veelbelovende ontwikkelingen in de wetenschap, met een technische naam genaamd fusie: een bijna schone energiebron waar de grootmachten al tientallen jaren naar op zoek zijn. Zo erg zelfs dat vijftig jaar geleden werd gezegd dat er nog maar vijftig over waren...
Het lijkt er echter op dat we in de buurt komen. Onder meer omdat China zojuist het record van de langste kernfusiereactie heeft verbroken: 120 miljoen graden Celsius gedurende 101 seconden.
Eerst zullen we doorgaan en uitleggen wat kernfusie werkelijk is. Conventionele kerncentrales werken door energie vrij te maken uit splijting. Dat wil zeggen, "breek" het atoom. Zo wordt verrijkt uranium gebombardeerd met neutronen gebruikt om een ​​nucleaire kettingreactie op gang te brengen.
Deze fabrieken zijn al meer dan een halve eeuw in bedrijf. Specifiek, De eerste netgekoppelde kerncentrale werd in 1954 in de Sovjet-Unie voltooid. De reeks kernrampen in Tsjernobyl laat echter zien dat ze niet zonder risico's zijn. Als u meer wilt weten over hoe deze planten werken, kunt u ons artikel raadplegen over wat is de zon? en hoe dit verband houdt met energieontwikkeling.
Aan de ene kant hebben we ongecontroleerde kettingreacties. Hoewel de gevolgen catastrofaal waren, zijn dergelijke gebeurtenissen buitengewoon abnormaal. Het echte probleem met kernsplijting is het geproduceerde afval, dat honderden jaren gevaarlijk radioactief kan blijven.
Omgekeerd kernfusie of een kunstmatige zon bieden de mogelijkheid om veilig energie op te wekken met weinig tot geen afval. Dankzij de kleine CO2-voetafdruk kan het een krachtig instrument zijn in de strijd tegen klimaatverandering. Dit aspect is cruciaal, gezien de dringende behoefte aan duurzame oplossingen zoals die onderzocht zijn in onderzoek naar de kenmerken van de zon.
Hoe kernfusie tot stand komt
Hoe wordt het bereikt? In wezen combineert het twee lichte kernen tot één zware kern, waardoor ze worden blootgesteld aan enorme druk en extreem hoge temperaturen. Bij de reactie komt ook energie vrij omdat de resulterende kernen minder zwaar zijn dan de eerste twee kernen alleen.
Meestal is de brandstof die wordt gebruikt om een ​​kunstmatige zon te creëren gebaseerd op deuterium- en tritiumisotopen. Deuterium kan worden gewonnen uit zeewater, terwijl tritium kan worden gewonnen uit lithium.. Beide elementen zijn overvloedig aanwezig in absolute overvloed, bijna oneindig in vergelijking met uranium. Deuterium in één liter zeewater kan bijvoorbeeld evenveel energie produceren als driehonderd liter olie.
Om de energie die vrijkomt bij fusie te begrijpen, volstaat het om er rekening mee te houden dat een paar gram brandstof terajoule kan genereren: genoeg om zes jaar lang in de energiebehoefte van een persoon in een ontwikkeld land te voorzien. Dit potentieel is het onderwerp van onderzoek in verschillende onderzoeksprojecten over hernieuwbare energie en in de creatie van Kunstmatige wolken en hun impact op het klimaat.
Bij fusiereacties komt ook afval vrij. Het grootste deel bestaat uit helium, een inert gas. Er worden echter ook kleine hoeveelheden radioactief afval geproduceerd, afkomstig van tritium. Gelukkig vervallen ze veel sneller dan hun splijtingstegenhangers. Ze kunnen namelijk binnen honderd jaar hergebruikt of gerecycled worden. Aan de andere kant heeft de neutronenflux die bij kernfusie ontstaat invloed op de omliggende materialen, die geleidelijk aan radioactief worden zonder bescherming. Daarom, de afscherming van de reactorstructuur zal een ander cruciaal aspect zijn.
Hoe de kunstmatige zon van China werkt
Oké, nu hebben we onze tritium- en deuteriumbrandstoffen en de basisprincipes van de werking. Maar hoe werkt dit proces precies? Hier beginnen dan de valkuilen bij de overgang van theorie naar praktijk.
Zoals we hadden verwacht, was het nodig om zeer hoge drukken en temperaturen toe te passen. Genoeg om de brandstof in een extreem heet plasma te veranderen. Atomen moeten met elkaar in botsing komen bij temperaturen van minstens 100 miljoen graden Celsius, met voldoende druk om ze zo dicht bij elkaar te brengen dat de nucleaire aantrekking de elektrische afstoting overwint.
Het tot stand brengen van een ruwe parallelliteit is als het overwinnen van de afstoting van twee magneten met dezelfde polariteit totdat je ze aan elkaar kunt lijmen. Om deze extreme omstandigheden te bereiken, worden magnetische velden en krachtige laserstralen gebruikt om de brandstof te focussen. Zodra de hyperhete plasmatoestand is bereikt, moet er brandstof worden toegevoegd terwijl wordt geprobeerd de hoge warmte-emissies te beheersen zonder de reactor te vernietigen.
Natuurlijk er is geen materiaal ter wereld dat 100 miljoen graden Celsius kan weerstaan ​​zonder onmiddellijk te smelten. Hierbij komt plasma-opsluiting om de hoek kijken. Dit wordt bereikt met behulp van verschillende typen reactoren, zoals de reactor die is bestudeerd in de context van zonne-energie.
De nieuwste ontwikkelingen op het gebied van kernfusie
Zoals we oorspronkelijk hadden verwacht, is China een van de nieuwste ontwikkelingen op het gebied van kernfusie. In mei 2021 maakten onderzoekers van het Southwest Institute of Physics (SWIP) in Chengdu, China bekend dat hun HL-2M-reactor alle records voor kernfusie-experimenten had gebroken.
Hoewel het een complex proces is, is de grootste uitdaging niet de fusie zelf, zoals de afgelopen jaren in veel reactoren is bereikt. De echte uitdaging is om het in de loop van de tijd te behouden: weinig mensen zijn in staat om meer dan een paar seconden te doen.
Daar haalden de SWIP-wetenschappers hun medaille: ze bereikten gedurende 150 seconden een temperatuur van 101 miljoen graden Celsius. Het vorige record stond op naam van Zuid-Korea met 20 seconden.
Deze tokamak-achtige reactor wordt geadverteerd als een 'kunstmatige zon', maar hij is in werkelijkheid tien keer heter dan de kern van de zon. Alle ogen zijn nu gericht op de grootste internationale weddenschap tot nu toe: ITER. Dit geweldige project dat waarbij 35 landen betrokken zijn, is zojuist de eerste bouwfase voltooid. Als alles goed gaat, kan de laatste reactor rond 500 2035 megawatt elektriciteit opwekken.
Ik hoop dat deze informatie u helpt meer te leren over de kunstmatige zon van China en de kenmerken ervan.