Cómics: ¿Qué es la "fusión nuclear controlable"?

Los amigos que hayan estudiado química en la escuela secundaria deben saber que los átomos están compuestos por un núcleo y electrones circundantes. Dentro del núcleo hay protones y neutrones.

Entre ellos, los electrones son partículas con carga negativa, los protones con carga positiva y los neutrones sin carga.

En general, los elementos más atrás en la tabla periódica tienen más protones y neutrones, y mayor es la masa relativa del núcleo atómico.

La llamada fisión nuclear significa que después de absorber un nuevo neutrón, un núcleo atómico más grande se divide en dos o más núcleos atómicos más pequeños y libera de dos a tres neutrones al mismo tiempo.

Después de dicha división, la masa total de todos los núcleos atómicos ligeros más los neutrones liberados será ligeramente menor que la de los núcleos atómicos pesados ​​originales.

E=mc?

La c en la ecuación representa la velocidad de la luz, que es un número muy grande, y el cuadrado de la velocidad de la luz es aún mayor. Por lo tanto, una pequeña cantidad de masa perdida se puede intercambiar por una energía extremadamente enorme.

Sin embargo, el núcleo atómico es muy pequeño y, al fin y al cabo, la energía liberada por la fisión de un núcleo es limitada. Pero, ¿qué sucede si muchísimos núcleos poliatómicos se alinean juntos?

Como se muestra en la figura anterior, los dos neutrones liberados por la fisión del primer núcleo atómico pesado serán absorbidos por los dos núcleos atómicos pesados ​​circundantes y liberarán 4 neutrones, que a su vez son absorbidos por el entorno. núcleos Los 4 núcleos atómicos pesados ​​absorben y liberan 8 neutrones... En este ciclo, cada vez se fisuran más núcleos atómicos pesados ​​y la energía liberada también aumenta. Este proceso se llama reacción en cadena.

Los átomos pesados ​​adecuados para la fisión nuclear incluyen el uranio, el plutonio y el torio, entre ellos el isótopo del uranio más utilizado, el uranio-235.

Como arma con un enorme poder destructivo, las bombas atómicas provocan una fisión nuclear incontrolable. La energía que liberan no puede ser utilizada positivamente por las personas excepto para la destrucción.

Más tarde, la gente inventó el reactor nuclear, que ralentizó el proceso de reacción en cadena de la fisión nuclear para que la gente pudiera utilizar la energía de la fisión nuclear de forma segura. Esta es la fisión nuclear controlada.

Las plantas de energía nuclear, los submarinos nucleares y los portaaviones de propulsión nuclear en el mundo de hoy son usos efectivos de la fisión nuclear controlable.

La llamada fusión nuclear significa que dos núcleos atómicos de menor masa chocan entre sí bajo temperaturas y presiones extremadamente altas para formar un nuevo núcleo atómico de mayor masa.

La fusión nuclear más común se produce sobre isótopos de átomos de hidrógeno. Presentemos primero a los dos hermanos del átomo de hidrógeno: el deuterio y el tritio.

Todo el mundo ha aprendido en química en la escuela secundaria que el núcleo de un átomo de hidrógeno tiene un protón y ningún neutrones. El núcleo de su isótopo, el deuterio, contiene un protón y un neutrón; el núcleo del otro isótopo, el tritio, contiene un protón y dos neutrones.

El deuterio y el tritio, en determinadas condiciones (alta temperatura y presión), pueden fusionarse formando un núcleo de helio y liberar un neutrón.

Después de que se produzca la fusión nuclear, también se perderá una determinada masa total y se liberará una enorme energía. ¡Pero la diferencia es que la energía liberada por la fusión nuclear es cuatro veces mayor que la de la fisión nuclear!

¿Cuál es la diferencia de potencia entre las bombas de hidrógeno y las bombas atómicas? Podemos mirar la imagen de abajo.

En la imagen, las dos pequeñas nubes rojas en forma de hongo de la izquierda son los efectos de las dos bombas atómicas ("Little Boy" en Hiroshima y "Fat Man" en Nagasaki) lanzadas por el ejército estadounidense sobre Japón. en 1945. .

Las tres enormes nubes en forma de hongo azules de la derecha son el resultado de experimentos con bombas de hidrógeno. En la historia, la bomba de hidrógeno más grande jamás probada por la humanidad es la "Zar" de 50 millones de toneladas. A juzgar por el tamaño de la nube en forma de hongo, ¡basta con imaginar el poder aterrador de esta arma!

Al igual que la bomba atómica, la explosión de la bomba de hidrógeno también es instantánea. Esta enorme energía no puede ser utilizada libremente por las personas y es una fusión nuclear incontrolable.

Entonces, ¿puede la fusión nuclear convertirse en una tecnología energética que pueda controlarse de forma segura como la fisión nuclear?

Para lograrlo, muchos científicos inteligentes de todo el mundo están trabajando arduamente para explorar esta prometedora tecnología llamada fusión nuclear controlada.

Hasta el momento, la investigación sobre la fusión nuclear controlable ha avanzado mucho, pero todavía queda un largo camino por recorrer antes de su verdadera aplicación.

Los amigos a quienes les guste este artículo pueden seguir la cuenta pública del programador Xiaohui para ver más contenido interesante.