核融合の意味
融合プロセスでは、2 つの軽い原子が結合または融合して、より重い原子を形成します。生成された新しい原子は古い原子よりも質量が小さく、失われた質量がエネルギーとして放出されます。アインシュタインは、彼の有名な方程式で概念を説明しました:
E =mc2
これは通常、他の星や太陽で起こることであり、2 つの原子核を結合して 1 つの大きな原子核を作成することが関与しています。これらの反応によって膨大な量のエネルギーが放出されますが、核融合の間、エネルギー場は非常に強力で高く、廃棄物は非常に少なくなります.
融合反応の種類
核融合反応にはさまざまな種類がありますが、主に重水素と呼ばれる水素の同位体とトリチウムの 2 種類があります。いくつかの一般的な融合反応は次のとおりです:
陽子-陽子の連鎖
このタイプの核融合反応は、太陽や宇宙の他の星で起こるものです。陽子対 (2 対の水素原子) が衝突すると、2 つの重水素原子が形成されます。ヘリウム 3 の形成では、各重水素が再び陽子 (水素) と結合し、再び結合して最終的にヘリウム 4 が形成されます。
重水素-重水素の反応
ペアの重水素原子が結合して、中性子とヘリウム-3 を形成します。
トリチウム-重水素反応
トリチウムと重水素の 1 つの原子が結合して、中性子とヘリウム 4 が形成されます。ここで放出されるエネルギーは、常に高エネルギーの形をとっています.
核分裂と核融合の違い
エネルギーは通常、物理的および化学的プロセスから発生します。歴史上、人々は石炭や木材などの炭素ベースの材料を燃やしたり、水、太陽、風から電力を生成するために利用プロセスを使用したりしていました.
同様に、大量のエネルギー核分裂と融合を生成するために、2 つの一般的な物理プロセスが使用されています。大量のエネルギーは、原子からの分裂と融合の物理的プロセスによって生成されます。核反応のプロセスを通じて、さまざまなソースから何百万回もエネルギーが生み出されてきました。
核分裂
中性子が大きな原子に割り込むと、核分裂が発生します。それがさらに他の 2 つの小さな原子に分割される場合、それは核分裂の産物として知られています。このプロセス中に、他のいくつかの中性子が放出され、連鎖反応に変わります。原子の分裂中に大量のエネルギーが放出されます。
核分裂反応では、プルトニウムとウランは、制御と開始が非常に簡単であるため、原子力発電用原子炉で一般的に使用されています。原子炉内で核分裂の過程で放出されるエネルギーは、水を蒸気に加熱するために使用されます。生成された蒸気はさらにタービンを回すために使用され、さらにカーボンフリーの電力を生成します。
融合
融合の過程で、2 つの原子が融合し、新しいより重い原子が形成されます。例:2 つの水素原子が融合して 1 つのヘリウム原子が形成される場合。このプロセスは、太陽から巨大なエネルギーを生成するプロセスに似ており、核分裂よりも何倍も大きい.このプロセスでは、高放射性核分裂生成物は生成されません。
何人かの科学者が核融合反応のプロセスを研究してきましたが、原子核を結合させるために必要な温度と圧力が高いため、それを長時間維持することは非常に困難であることがわかりました.
核融合の応用
核融合の安全な適用には、磁気封じ込めと慣性封じ込めの 2 つのアプローチが使用されます。磁気封じ込めでは、原子は非常に高い温度で加熱されます。たとえば、水素同位体の混合物を高温に加熱します。この温度では、混合物は通常その性質を変化させます。
このプロセスでは、原子は電子を失い、プラスに帯電した原子核と電子が混合物内に形成されます。これはプラズマとして知られています。その形成されたプラズマには、すでに磁場が含まれています。熱く回転するプラズマの塊から、誰でもフィールドを設計し、任意の形状を作成できます。ロシアのドーナツ型マシン (トカマク) は、その最適な例です。
トカマクのプロセスを通じて、高温のプラズマを所定の位置に保持できる強力な電磁界が生成されます。その後、水素同位体が非常に高温に加熱され、核融合が起こり始めます。
結論
最後に、核分裂反応では、プルトニウムとウランは制御と開始が非常に簡単であるため、原子炉で一般的に使用されていると結論付けることができます.
原子炉内で核分裂の過程で放出されるエネルギーは、水を蒸気に加熱するために使用されます。生成された蒸気はさらにタービンを回すために使用され、さらにカーボンフリーの電力を生成します。
融合の過程で、2 つの原子が一緒に壊れ、新しいより重い原子が形成されます。例:2 つの水素原子が融合して 1 つのヘリウム原子が形成される場合。このプロセスは、核分裂よりも何倍も大きい、太陽から巨大なエネルギーを生成するプロセスに似ています。
高放射性核分裂生成物は、このプロセスからは生成されません。どちらのプロセスも異なる働きをし、製品も異なります。
