Различия между ядерным делением и синтезом

Уточним, чем действительно отличаются эти два источника энергии с похожим звучанием.

Автор Сара Уэллс Опубликовано: 22 июля 2022 г.

Аделевин // Getty Images

Чистая и устойчивая атомная энергетика может показаться несбыточной послевоенной мечтой, но современная реальность этого источника энергии намного сложнее. Во-первых, ядерная энергетика в ближайшие десятилетия будет включать не только ядерное деление — тип реакции, уже приводящий в действие атомные электростанции, — но и гораздо более неуловимый ядерный синтез.

Если ученые смогут решить оставшиеся кусочки головоломки, стоящие за этими технологиями, как ядерное деление, так и термоядерный синтез окажут большое влияние на мировые запасы энергии и усилия по зеленой энергетике в ближайшие десятилетия. Но прежде чем они это сделают, давайте проясним, чем на самом деле отличаются эти два похожих по звучанию источника энергии.

Похожие истории

Ядерное деление

Когда вы думаете об атомной энергетике, скорее всего, вы представляете себе процесс, называемый ядерным делением. Чтобы создать ядерное деление, атомы радиоактивных элементов, таких как уран, расщепляются нейтронами, высвобождая огромное количество энергии. Внутри ядерных реакторов эта энергия используется для создания пара, который, в свою очередь, приводит в действие турбину для производства электроэнергии.

Хотя расщепление ядер может быть менее вредным для окружающей среды, чем сжигание нефти или угля, этот источник энергии столкнулся с собственным кризисом в виде загрязнения радиоактивными отходами и смертельных аварий стареющих электростанций, таких как Чернобыль и Фукусима. В результате общественное мнение о ядерной энергетике в США остается прохладным даже сегодня. согласно с опрос Pew Research 2022 года.

Однако, возможно, еще слишком рано сбрасывать со счетов ядерное деление. В последние годы были достигнуты успехи как в материалах (например, расплавленная соль вместо водяного хладагента), так и в программном обеспечении машинного обучения, встроенном в эти установки, что делает их более безопасными, чем их предшественники.Кроме того, выделение крупных комплексов для атомных электростанций может стать менее популярным, поскольку на сцену выходят малые модульные реакторы (ММР) и микрореакторы.

Эти реакторы меньшего масштаба, размером от транспортного контейнера до реактивного двигателя, спроектированы так, чтобы быть более маневренными, чем традиционные атомные электростанции. По этой причине в будущем может быть проще запустить ММР в удаленном сообществе для создания устойчивой энергии или для питания космического корабля с использованием микрореактора. Такие компании, как NuScale, ТерраПауэр а также Х-Энергия уже усердно работают над тем, чтобы воплотить эти возможности в жизнь.

Похожие истории

Термоядерная реакция

В отличие от своего родного брата, ядерный синтез до недавнего времени в значительной степени ограничивался областью научной фантастики. Вместо того, чтобы разбивать что-то на части, происходит ядерный синтез, когда легкие атомы сталкиваются друг с другом, чтобы создать более тяжелый атом (например, два атома водорода объединяются, чтобы сформировать один атом гелия). Это взаимодействие создает огромный выброс энергии, который все еще горит в сердце звезд по всей Вселенной.

В отличие от деления, ядерный синтез также имеет дополнительное преимущество, заключающееся в том, что он является самоподдерживающимся, не создавая вредных отходов. Тем не менее, достижение и управление термоядерным синтезом было намного сложнее для ученых, чем расщепление.

Одна из проблем, с которой сталкивается технология термоядерного синтеза, заключается в том, что для создания самоподдерживающейся энергии (точка, называемая «зажигание термоядерного синтеза») ее необходимо зажечь огромным количеством энергии. Теоретически, после этого начального толчка мощности термоядерный реактор должен быть в состоянии создавать и поддерживать даже больше энергии, чем было изначально подано в него. Однако на самом деле добиться этого легче сказать, чем сделать.

Тем не менее, такие лаборатории, как Национальная установка воспламенения США (NIF) и Французский международный термоядерный экспериментальный реактор (ITER), добились прогресса в последние годы: NIF прошлым летом сообщил, что их реактор смог генерировать до 70 процентов его вложенной энергии.Стартапы, такие как Helion Energy, также работают над достижением этой цели, используя магнитные катушки для сжатия активной зоны реактора.

Ученые десятилетиями заявляли, что находятся на грани ядерного синтеза, но, надеюсь, если повезет, это обещание, наконец, сбудется.

Связанная история

Сара — журналист по науке и технологиям из Бостона, интересующийся тем, как инновации и исследования пересекаются с нашей повседневной жизнью. Она написала для ряда национальных изданий и освещает новости инноваций в Обратный.