פריצת דרך בהיתוך גרעיני מבוקר, בדרך למקור אנרגיה אינסופי וירוק

[NightStyle]

אני לא יודע עד כמה אנשים כאן מעודכנים באשר לפיזיקה וכימיה גרעינית אבל..

במהלך 100 השנים האחרונות נעשו אינספור ניסויים כדי לנסות ולדמות את תהליך ייצור האנרגיה שקורית בשמש עצמה.

היתוך גרעיני הינו ההפך מביקוע גרעיני.

בביקוע גרעיני האנרגיה מושקעת בהפרדת האטומים מיסוד מסוים וכתוצאה האנרגיה שמשתחררת מנוטבת לייצור חשמל / פצצות אטום וכו'. התהליך נחשב למסוכן(ישנו הצורך בחומרים רדיואקטיביים) בהשוואה להיתוך גרעיני שנחשב לבטוח וירוק יותר.

בהיתוך גרעיני מושקעת אנרגיה בכדי לאחד מס' אטומים ליסוד בעל מסה גדולה יותר. בניסוי המדובר לקחו מסת אטומי מימן בגודל אפון בניסיון להופכם להליום. השתמשו בכ-200 קרנות לייזר מדויקות יותר ורבות עוצמה (יותר מקודמן) שכוונו לאפון לשבריר רגע.

פעם ראשונה בהיסטוריה שהצליחו לקבל יותר אנרגיה משהושקעה. האנרגיה שנפלטה מהלייזרים הייתה נמוכה יותר מהאנרגיה שהשתחררה כתוצאה מהיתוך אטומי המימן להליום בפי 1.5!

כל הניסויים עד כה בהיסטוריה הגיעו ליחס נמוך מ-1. אם ניקח בחשבון גם את האנרגיה שדרושה להפעלת הלייזרים עצמם נצטרך להגיע ליחס של פי 100 בכדי שניתן יהיה ליישם זאת מבצעית.

לכן ההערכות מדברות על כך שכתוצאה מפריצת הדרך נגיע ליחס של פי 100 בעוד כ-20 שנים.

למי שתוהה כיצד הדבר מתכתב עם חוק שימור האנרגיה שוכח כי בכל מסה אצורה גם אנרגיה (e=mc^2).

מקור: https://davidson.weizmann.ac.il/online/sciencenews/התקדמות-מרשימה-לקראת-היתוך-גרעיני-מבוקר

מה דעתכם, האם בעוד 20-30 שנה לא נשלם חשמל, גז, דלק? האם סופסוף נוכל לנשום לרווחה אוויר נקי ללא שינוי אקלים קיצוני(התחממות גלובאלית)?

האם הדרך להתיישבות בכוכבים אחרים תואץ?(השמש תחזיק עוד כ-5 מיליארד שנה ובמהלכם תעבור שינויים הדרגתיים שלא נוכל לעמוד בהם. ההערכות הינן שהאנושות תוכל להחזיק כתוצאה מכך עוד כמיליון-מס' מיליוני שנים).

 

[$Ron$]

התהליך נחשב למסוכן(ישנו הצורך בחומרים רדיואקטיביים) בהשוואה להיתוך גרעיני שנחשב לבטוח וירוק יותר.

מעניין.
למה התהליך של היתוך הוא פחות מסוכן? זה לא איך שעובדת פצצת מימן?

 

[bigbang]

מעניין.
למה התהליך של היתוך הוא פחות מסוכן? זה לא איך שעובדת פצצת מימן?

בעיקר כי אתה מתחיל ממימן ונשאר עם הליום, שבניגוד לאורניום, פלוטוניום ותוצריהם אינם רדיואקטיביים.
האנרגיה שמקבלים פר גרעין גם היא גדולה משמעותית מזו שמתקבלת בביקוע גרעיני.
זה בדיוק איך שעובדת פצצת מימן. הקטע הוא שבשביל ליצור את התנאים הקיצוניים להיתוך (זה שהשיגו עכשיו עם המון לייזרים) בפצצת מימן, משתמשים בפצצה גרעינית בתור "נפץ".

 

[NightStyle]

מעניין.
למה התהליך של היתוך הוא פחות מסוכן? זה לא איך שעובדת פצצת מימן?

מהסיבה הפשוטה שיסוד כמו מימן אינו רדיואקטיבי(וגם לא היסוד הליום) וגם לא האיזוטופ של מימן דאוטריום. לעומת זאת אורניום או פלוטוניום(הנפוצים לשימוש בביקוע גרעיני) הינם יסודות רדיואקטיביים.

פצצת מימן באמת נובעת מהיתוך גרעיני, אבל התחל/סטרטר שלה זו פצצת ביקוע שהיא אכן רדיואקטיבית. בפצצת מימן משתמשים באיזוטופ של מימן(טריטיום) שהוא גם רדיואקטיבי.

בניסוי הנ"ל הפכו דאוטריום וטריטיום (האפון בניסוי הורכב משני איזוטופים אלו) להליום. זה עדיין פחות רדיואקטיבי כי התוצאה הסופית שמתקבלת היא הליום.

ישנם גם ניסויי היתוך גרעיני בהם כלל לא משתמשים בטריטיום.

 

[kongi]

מה דעתכם, האם בעוד 20-30 שנה לא נשלם?

מדובר בפריצת דרך מדעית , לא פריצת דרך כלכלית.

 

[חתול לילה]

מדובר בפריצת דרך מדעית , לא פריצת דרך כלכלית.

ספציפית, לא הצליחו לעשות משהו מועיל עם האנרגיה שהשתחררה.

 

[האזרח הקטן]

מה דעתכם, האם בעוד 20-30 שנה לא נשלם חשמל, גז, דלק?

גם אם הטכנולוגיה תאפשר הפקת אנרגיה "יש מאין" בצורה מבצעית, עדיין לא מדובר בטכנולוגיה ביתית אלא יידרשו חברות דוגמת חברת החשמל לשם הפקתה (ובוודאי לשם הולכתה). לכן בוודאי שנמשיך לשלם חשבון חשמל, אם כי בשלב מסויים הוא עשוי להיות נמוך יותר (אני לא מתמצא בתחום, אבל 20-30 שנה נשמע לי מעט מדי - אולי לכיוון ה50-100 שנה).

 

[amit]

למי שתוהה כיצד הדבר מתכתב עם חוק שימור האנרגיה שוכח כי בכל מסה גם אצורה אנרגיה (e=mc^2).

אז בעצם יש מסה שנצרכה? מודה שלא הבנתי איך זה מתכתב עם חוק שימור האנרגיה -או בעצם מבטל אותו.

 

[NightStyle]

אז בעצם יש מסה שנצרכה? מודה שלא הבנתי איך זה מתכתב עם חוק שימור האנרגיה -או בעצם מבטל אותו.

כן! אמנם יותר נכון להגיד שהמסה נותבה לאנרגיה.

הנה ציטוט על גבול הבדיוני(מ-ynet):

ד"ר חריט יערי התייחסה ליתרונות שבהיתוך הגרעיני: "חיקוי מבוקר של התהליך יאפשר לספק אנרגיה נקייה לבית אחד למשך מאות שנים מכוס של מים - המשמעות היא פתרון בעיית האנרגיה של האנושות, ומשבר האקלים גם יחד".

 

[bigbang]

כן, אבל יותר נכון להגיד שהמסה נותבה לאנרגיה.

קצת יותר בפירוט - בשביל לפרק גרעין הליום נדרשת השקעה של אנרגיה, ובכיוון ההפוך מהפיכה של 4 מימנים להליום מרוויחים אנרגיה (ביסודות כבדים זה הפוך - מרוויחים אנרגיה מפירוק ליסודות קלים יותר, כאשר היסוד היציב ביותר הוא ברזל).
למי שתוהה כיצד 4 פרוטונים/ניוטרונים יכולים להמצא בהפרש אנרגטי שונה, התשובה היא שהליום שוקל פחות מאשר 4 מימנים, כאשר הפרש המסות שווה להפרש האנרגיה (מוכפלת במהירות האור בריבוע).

 

[paskar]

מה דעתכם, האם בעוד 20-30 שנה

ב-ITER, פרויקט המחקר היישומי העיקרי בעולם, שלא נועד להיות כור מסחרי, כרגע מדברים על 2035 כשנה שיגיעו למטרות המוגבלות יחסית שלהם:
https://en.wikipedia.org/wiki/ITER#Timeline_and_status

אח"כ מתוכנן לעבור ל-DEMO, סוגים מתקדמים יותר שאמורים להיות בסיס ליישומים מסחריים. בזה מכוונים להגיע למטרה ב-2050. אם יפעל כמתוכנן, כנראה רק אחרי זה יתחילו לחשוב על מעבר לכיוון מסחרי ממש:
https://en.wikipedia.org/wiki/DEMOnstration_Power_Plant#Timeline

למה התהליך של היתוך הוא פחות מסוכן? זה לא איך שעובדת פצצת מימן?

חוץ ממה שאמרו לעיל (היתוך "נקי" יותר מביקוע, אם כי עדיין לא 100%), לפי מה שאני מבין (וזה לא הרבה), לפחות בסוגים העיקריים של היתוך שחושבים עליהם לייצור חשמל, התהליך דורש מיכשור שאקטיבית ימשיך אותו. אם המכשירים כושלים, ההיתוך לא יכול להמשיך:
https://www.iaea.org/bulletin/safety-in-fusion

לגבי ההתפתחות האחרונה, קריאה מעניינת בנושא (גם חלק מהערות המשתמשים שם):
https://arstechnica.com/science/202...ig-boost-in-fusion-energy-announced-this-week

 

[mudale222]

אין ספק שב2080 כשכולנו נהייה זקנים מייררים באיזה בית אבות - מאוד נתלהב מזה (שאולי) סוף סוף יהיה אנרגיה נקייה יותר.

 

[Shnizelia]

מה דעתכם, האם בעוד 20-30 שנה לא נשלם חשמל, גז, דלק? האם סופסוף נוכל לנשום לרווחה אוויר נקי ללא שינוי אקלים קיצוני(התחממות גלובאלית)?

אולי עוד 80-100 שנה וגם אז לא בטוח שיצא מזה משהו מתישהו.