Fusion Of Deuterium And Tritium Atoms 180x101 1
Thông tin công nghệ

Khoa học trở nên đơn giản: Nhiên liệu cho lò phản ứng nhiệt hạch Deuterium-Tritium là gì?

Sự hợp nhất của các nguyên tử đơteri (D) và triti (T) đã được chứng minh trong phòng thí nghiệm để tạo ra năng lượng thu được cao nhất ở nhiệt độ “thấp nhất”. Tín dụng: ITER

Năng lượng nhiệt hạch có tiềm năng cung cấp nguồn điện an toàn, sạch và gần như vô hạn. Mặc dù phản ứng nhiệt hạch có thể xảy ra đối với các hạt nhân nhẹ có trọng lượng nhỏ hơn sắt, nhưng hầu hết các nguyên tố sẽ không hợp nhất trừ khi chúng ở bên trong một ngôi sao. Để tạo ra các plasmas đang cháy trong các lò phản ứng nhiệt hạch thí nghiệm như tokama và thiết bị định lượng, các nhà khoa học tìm kiếm một loại nhiên liệu tương đối dễ sản xuất, lưu trữ và đưa đến nhiệt hạch. Đặt cược tốt nhất hiện nay cho các lò phản ứng nhiệt hạch là nhiên liệu deuterium-tritium . Nhiên liệu này đạt đến điều kiện nhiệt hạch ở nhiệt độ thấp hơn so với các nguyên tố khác và giải phóng nhiều năng lượng hơn các phản ứng nhiệt hạch khác.

Deuterium và tritium là đồng vị của hydro, nguyên tố phong phú nhất trong vũ trụ. Trong khi tất cả các đồng vị của hydro đều có một proton, đơteri cũng có một neutron và triti có hai neutron, do đó khối lượng ion của chúng nặng hơn proti, đồng vị của hydro không có neutron. Khi deuterium và tritium hợp nhất, chúng tạo ra một hạt nhân helium, có hai proton và hai neutron. Phản ứng giải phóng một nơtron năng lượng. Các nhà máy điện nhiệt hạch sẽ chuyển đổi năng lượng giải phóng từ các phản ứng nhiệt hạch thành điện năng để cung cấp năng lượng cho các ngôi nhà, cơ sở kinh doanh và các nhu cầu khác của chúng ta.

Chỉ có một proton trong hạt nhân của tất cả các đồng vị của hydro, nhưng số lượng neutron khác nhau. Tín dụng: Hình ảnh do General Atomics cung cấp

May mắn thay, đơteri là phổ biến. Khoảng 1 trong số 5.000 nguyên tử hydro trong nước biển ở dạng đơteri. Điều này có nghĩa là đại dương của chúng ta chứa nhiều tấn đơteri. Khi sức mạnh nhiệt hạch trở thành hiện thực, chỉ cần một gallon nước biển có thể tạo ra năng lượng tương đương 300 gallon xăng.

Triti là một đồng vị phóng xạ phân hủy tương đối nhanh (nó có chu kỳ bán rã 12 năm) và rất hiếm trong tự nhiên. May mắn thay, việc cho nguyên tố liti nhiều hơn tiếp xúc với các nơtron năng lượng có thể tạo ra triti. Một nhà máy điện nhiệt hạch đang hoạt động sẽ cần lithium được làm giàu để tạo ra triti mà nó cần để khép lại chu trình nhiên liệu deuterium-triti. Các nỗ lực R & D hiện nay tập trung vào các thiết kế tiên tiến của chăn nuôi tritium sử dụng lithium ban đầu thu được từ các nguồn trên Trái đất.

Sự kiện nhiên liệu Deuterium-Tritium

  • Nước làm từ đơteri nặng hơn nước thường khoảng 10%. Đó là lý do tại sao nó đôi khi được gọi là “nước nặng”. Nó thực sự sẽ chìm xuống đáy của một cốc nước thông thường.
  • Các nguồn triti trên Trái đất bao gồm sản xuất tự nhiên từ các tương tác với tia vũ trụ, lò phản ứng phân hạch hạt nhân sản xuất năng lượng như lò phản ứng CANDU nước nặng và thử nghiệm vũ khí hạt nhân.
  • Để tránh một số thách thức R&D nhất định bao gồm hư hỏng vật liệu cấu trúc do neutron năng lượng, các nhà khoa học nhiệt hạch cũng quan tâm đến các phản ứng tổng hợp không điện tử (chẳng hạn như phản ứng tổng hợp deuterium-helium-3 và proton-bo) mặc dù các phản ứng tổng hợp này xảy ra ở nhiệt độ ion cao hơn so với deuterium và tritium.

Văn phòng Khoa học DOE: Đóng góp cho nhiên liệu Deuterium-Tritium

Một phần trong sứ mệnh của Văn phòng Khoa học Năng lượng, chương trình Khoa học Năng lượng Nhiệt hạch (FES) là phát triển một nguồn năng lượng nhiệt hạch thực tế. FES hợp tác với chương trình Nghiên cứu Máy tính Khoa học Tiên tiến sử dụng máy tính khoa học để nâng cao khoa học nhiệt hạch và hiểu tác động của khối lượng ion đối với các hiện tượng plasma khác nhau. Tại các cơ sở dành cho người dùng của Office of Science như tokamak hình cầu DIII-DNSTX-U , các nhà khoa học nghiên cứu tác động của khối lượng ion đối với sự giam giữ, vận chuyển và sự hỗn loạn của plasma. Sự giam giữ các sản phẩm nhiệt hạch như ion heli cũng được nghiên cứu khi có từ trường xoắn ốc. Chương trình Vật lý hạt nhân của Văn phòng Khoa học phát triển khoa học hạt nhân cơ bản làm nền tảng cho sự hiểu biết về phản ứng tổng hợp bằng cách tạo cơ sở dữ liệu phản ứng hạt nhân, tạo ra đồng vị hạt nhân và làm sáng tỏ các khía cạnh của quá trình tổng hợp hạt nhân.

Theo Scitechdaily

What's your reaction?

Excited
0
Happy
0
In Love
0
Not Sure
0

You may also like

Leave a reply

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *

Website này sử dụng Akismet để hạn chế spam. Tìm hiểu bình luận của bạn được duyệt như thế nào.