Cov Kev Sib Hloov Fusion: Lub Zog ntawm Yav Tom Ntej
Cov tshuaj tiv thaiv fusion nuclear yog ib qho ntawm cov teb uas txaus nyiam tshaj plaws thiab muaj peev xwm hloov pauv tshiab hauv kev tshawb fawb niaj hnub no. Hais yooj yim xwb, kev sib xyaw ua ke yog cov txheej txheem uas ob lub nuclei atomic sib xyaw ua ke los ua lub nuclei hnyav dua, nrog rau kev tso tawm ntau lub zog. Txawm hais tias cov tshuaj tiv thaiv fusion tau paub ntev rau cov kws tshawb fawb, qhov kev sib tw thev naus laus zis ntawm kev tswj hwm lawv ua lub zog muaj kev nyab xeeb thiab ruaj khov tseem yog lub hom phiaj loj thoob ntiaj teb.
Cov Ntsiab Cai Tseem Ceeb ntawm Kev Sib Xyaws Ua Ke
Hauv kev sib xyaw ua ke ntawm lub zog nuclear, ob lub nuclei atomic, feem ntau yog hydrogen isotopes xws li deuterium thiab tritium, sib tsoo ntawm qhov ceev heev uas cov zog electromagnetic uas feem ntau ua rau lawv sib nrug deb raug kov yeej. Yog li ntawd, ob lub nuclei sib xyaw ua ke los ua lub nucleus helium thiab lub neutron dawb, nrog rau kev tso tawm lub zog loj heev. Lub zog no yog tsim los ntawm Einstein txoj cai E = mc², qhov twg txhua qhov hnyav poob hauv cov txheej txheem raug hloov mus ua lub zog.
Qhov kev sib xyaw ua ke feem ntau uas tam sim no tab tom tsim rau kev siv zog yog qhov kev sib xyaw ntawm deuterium thiab tritium:
²H + ³H → ⁴He + n + 17.6 MeV
Cov tshuaj tiv thaiv no tsim cov helium-4 thiab neutrons ruaj khov nrog lub zog tag nrho ntawm kwv yees li 17,6 MeV (Mega electron volts).
Lub Peev Xwm Zog Fusion
Qhov zoo tshaj plaws ntawm lub zog tsim los ntawm kev sib xyaw ua ke yog nws cov zog loj heev. Ib gram ntawm cov roj sib xyaw tuaj yeem tsim tau qhov sib npaug ntawm kev hlawv ntau tons ntawm cov roj fossil. Ntxiv mus, cov roj rau kev sib xyaw ua ke, deuterium thiab tritium, muaj ntau heev. Deuterium tuaj yeem tau txais los ntawm dej hiav txwv, thiab tritium tuaj yeem tsim los ntawm lithium, uas kuj muaj ntau nyob rau hauv lub ntiaj teb lub plhaub.
Lub zog fusion kuj muaj lwm yam zoo tseem ceeb, xws li tsis tsim cov pa roj av lossis lwm yam pa phem, tsis zoo li cov chaw tsim hluav taws xob roj fossil. Ntxiv mus, cov tshuaj fusion tsis tsim cov khib nyiab radioactive ntev ntev xws li cov reactors fission. Qhov no ua rau lub zog fusion yog tus neeg sib tw muaj zog los ua kom tau raws li lub ntiaj teb cov kev xav tau hluav taws xob yav tom ntej yam tsis ua rau ib puag ncig puas tsuaj.
Kev Sib Tw ntawm Kev Siv Tshuab Fusion
Txawm hais tias muaj peev xwm loj heev ntawm lub zog fusion, cov teeb meem thev naus laus zis thiab kev tsim kho uas yuav tsum kov yeej yog qhov nyuaj heev. Ib qho ntawm cov teeb meem loj tshaj plaws yog kev ua tiav cov xwm txheej uas cov tshuaj tiv thaiv fusion tuaj yeem ua mus tau zoo thiab ua tau zoo. Qhov no xav tau qhov kub siab heev (kaum txog pua pua lab degrees Celsius) kom kov yeej qhov kev cuam tshuam electromagnetic ntawm cov nuclei atomic.
Yuav kom ua tiav qhov kub thiab txias uas xav tau, muaj ob txoj hauv kev tseem ceeb uas tau tsim: inertial thermonuclear fusion thiab magnetically controlled thermonuclear fusion.
1. Kev Sib Xyaws Inertial: Hauv txoj hauv kev no, cov roj me me (feem ntau yog deuterium-tritium) raug tua los ntawm ntau qhov kev taw qhia los ntawm lasers lossis cov kab hluav taws xob muaj zog. Qhov siab thiab kub siab heev ua rau muaj kev sib xyaw ua ke ntawm nuclear. Txawm hais tias muaj kev vam meej ntau yam, kev siv hluav taws xob zoo ntawm cov txheej txheem no thiab kev tswj hwm cov tshuaj tiv thaiv tseem yog cov teeb meem.
2. Kev Sib Nqus Sib Nqus: Txoj kev no siv lub zog sib nqus muaj zog los kaw cov plasma kub hauv lub cuab yeej zoo li torus xws li tokamak lossis stellarator. Lub zog sib nqus ua haujlwm los ua kom cov plasma ruaj khov thiab nyob rau qhov kub siab uas xav tau rau kev sib xyaw ua ke. Qhov project ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor) hauv Tebchaws Europe yog ib qho ntawm cov kev siv zog thoob ntiaj teb loj tshaj plaws uas tsom mus rau txoj hauv kev no. ITER tokamak lub hom phiaj yog qhia tias kev sib xyaw ua ke sib nqus tuaj yeem tsim lub zog ntau dua li qhov xav tau los ua rau muaj kev sib xyaw ua ke.
Kev Txhim Kho Tshiab thiab Cov Haujlwm
ITER yog ib qho ntawm cov phiaj xwm sib xyaw ua ke loj tshaj plaws thiab muaj lub hom phiaj loj tshaj plaws uas tab tom ua tam sim no. Nrog kev txhawb nqa los ntawm ntau dua 30 lub tebchaws, ITER lub hom phiaj yog ua thawj qhov kev sim sib xyaw ua ke kom mus txog "kev kub hnyiab" - qhov chaw uas kev sib xyaw ua ke tsim hluav taws xob ntau dua li nws siv. Txawm hais tias ITER tseem tsis tau ua haujlwm tag nrho, qhov project no tau ua tiav zoo heev thiab xav tias yuav pib ua cov kev sim ua haujlwm hauv nruab nrab xyoo 2020s.
Ntxiv rau ITER, ntau yam project thiab cov tuam txhab ntiag tug tab tom ua haujlwm los tsim lub zog fusion. Piv txwv li, hauv Tebchaws Meskas, Lub Chaw Tiv Thaiv Hluav Taws Xob Hauv Tebchaws (NIF) ntawm Lawrence Livermore National Laboratory siv txoj hauv kev inertial fusion nrog cov lasers muaj zog heev. Ib yam li ntawd, hauv Tebchaws Europe, Joint European Torus (JET) ua haujlwm ua lub chaw tshawb fawb thiab kuaj thawj zaug rau ITER.
Hauv cov tuam txhab ntiag tug, cov tuam txhab xws li TAE Technologies, General Fusion, thiab Commonwealth Fusion Systems tab tom nrhiav cov tswv yim tshiab los daws cov teeb meem fusion. Cov tswv yim tshiab, xws li kev siv cov qauv tshiab ntawm lub zog magnetic lossis cov txheej txheem tsim khoom siv siab heev, tseem tab tom tshawb nrhiav thiab sim.
Yav Tom Ntej ntawm Lub Zog Fusion
Cov kev kwv yees txog thaum twg lub zog fusion yuav dhau los ua lub zog lag luam zoo sib txawv. Kev cia siab tau loj hlob nrog kev nce qib ntawm thev naus laus zis thiab cov kev kawm tau los ntawm kev sim ua ntej, tab sis ntau tus hais tias peb tseem yuav siv tau ntau xyoo los ntawm kev lag luam.
Txawm hais tias muaj kev cov nyom los xij, cov txiaj ntsig zoo kawg nkaus ntawm lub zog fusion ua lub zog huv thiab yuav luag tsis muaj kev txwv ua rau nws yog lub hom phiaj tseem ceeb rau kev tshawb fawb thiab thev naus laus zis. Cov haujlwm loj xws li ITER qhia txog kev cog lus thoob ntiaj teb los nrhiav cov kev daws teeb meem zog uas tuaj yeem hloov cov roj fossil thiab ua kom tau raws li cov kev xav tau zog yav tom ntej hauv txoj kev ruaj khov.
Ua ib lub teb chaws uas tab tom txhim kho nrog kev xav tau hluav taws xob sai sai, Indonesia kuj muaj lub luag haujlwm tseem ceeb hauv kev txhim kho thiab kev siv cov thev naus laus zis fusion. Kev koom tes thoob ntiaj teb thiab kev nqis peev hauv kev tshawb fawb thiab kev txhim kho tuaj yeem ua rau muaj kev koom ua ke ntawm lub zog fusion rau hauv lub teb chaws lub zog hauv yav tom ntej.
Lub zog fusion tsis yog ib qho kev npau suav xwb, tab sis yog ib qho kev tshawb nrhiav uas coj peb mus rau lub neej yav tom ntej ci ntsa iab, huv dua, thiab ruaj khov dua. Yog tias ua haujlwm hnyav thiab txuas ntxiv tsim kho tshiab, cov tshuaj fusion yuav yog cov lus teb rau lub ntiaj teb cov kev xav tau zog hauv ntau pua xyoo tom ntej.
