Che cosa è l'energia da fusione?

Energia da fusione è l'estrazione di energia da legami tra particelle nei nuclei degli atomi fondendo questi nuclei insieme. Per ottenere il massimo di energia, elementi leggeri e isotopi come l'idrogeno, il deuterio, trizio, e l'elio deve essere usato, se ogni elemento con numero atomico inferiore ferro può produrre energia netta quando fuso. Fusion è in contrasto fissione, il processo in cui l'energia viene generata rompendo nuclei pesanti come parte uranio o plutonio. Entrambi sono considerati l'energia nucleare, ma fissione è più facile e meglio sviluppata. Tutte le centrali nucleari attuali operano sulla base di energia da fissione, ma molti scienziati sono fiduciosi che una centrale elettrica basata su energia da fusione sarà sviluppato prima del 2050.

Ci sono bombe nucleari sulla base sia l'energia di fissione e l'energia di fusione. Convenzionali A-bombe sono basate sulla fissione, mentre bombe H, o bombe all'idrogeno, si basano sulla fusione. Fusion converte più efficiente materia in energia, producendo più calore e temperatura quando il processo viene convogliata in una reazione a catena. Così bombe H hanno rendimenti più elevati rispetto bombe atomiche, in alcuni casi più di 5.000 volte superiore. Bombe H utilizzano una fissione "booster" per raggiungere la temperatura necessaria per la fusione nucleare, che è di circa 20 milioni di gradi Kelvin. In una bomba H, circa 1% della massa di reazione viene convertito direttamente in energia.

Energia da fusione, fissione non, è l'energia che alimenta il Sole e produce tutto il suo calore e la luce. Nel centro del Sole, circa 4,26 milioni di tonnellate di idrogeno al secondo viene convertito in energia, producendo 383 yottawatts (3.83 × 10 26 W) o 9.15 × 10 10 megatoni di TNT al secondo. Questo suona come un sacco, ma in realtà è abbastanza mite tenendo conto della massa totale e il volume del Sole Il tasso di produzione di energia nel nucleo solare è solo di circa 0,3 W / m 3 (watt per metro cubo), più di un milione di volte più debole della produzione di energia che avviene in un filamento di luce. Solo perché il nucleo è così grande, con un diametro equivalente a circa 20 terre, non genera così tanta energia totale.

Per diversi decenni, gli scienziati hanno lavorato per lo sfruttamento dell'energia di fusione per i bisogni dell'uomo, ma questo è difficile a causa delle alte temperature e pressioni in gioco. Utilizzando energia di fusione, una unità di carburante delle dimensioni di un piccolo cuscinetto a sfere può produrre tanta energia come un barile di benzina. Purtroppo, tutti i tentativi di produzione di energia da fusione a partire dal 2008 hanno consumato più energia di quanta ne hanno prodotto. Ci sono due approcci di base - utilizzare un campo magnetico per comprimere un plasma alla temperatura critica (fusione a confinamento magnetico), o laser del fuoco a un bersaglio così intenso che si riscaldano superato la soglia critica per la fusione (fusione a confinamento inerziale). Entrambi questi approcci hanno ricevuto un finanziamento significativo, con la National Ignition Facility (NIF), cercando di fusione a confinamento inerziale e venire in linea nel 2010, e il reattore sperimentale termonucleare internazionale (ITER), cercando di fusione a confinamento magnetico e provenienti online nel 2018.

  • Gli scienziati sperano di sviluppare gli impianti nucleari che operano basati su energia di fusione entro il 2050.