Fusi dingin: eksperimen menciptakan energi yang seharusnya tidak ada

Reaksi termonuklir- Ini adalah reaksi fusi inti ringan menjadi inti yang lebih berat.

Untuk melaksanakannya, nukleon asli atau inti cahaya perlu didekatkan pada jarak yang sama dengan atau kurang dari jari-jari lingkup aksi gaya tarik-menarik nuklir (yaitu, pada jarak 10 -15 m). Inti yang saling mendekat ini dicegah oleh gaya tolak Coulomb yang bekerja antara inti bermuatan positif. Agar reaksi fusi dapat terjadi, suatu zat dengan kepadatan tinggi perlu dipanaskan hingga suhu sangat tinggi (sekitar ratusan juta Kelvin) sehingga energi kinetik gerak termal inti cukup untuk mengatasi Coulomb. kekuatan tolak-menolak. Pada suhu seperti itu, materi ada dalam bentuk plasma. Karena fusi hanya dapat terjadi pada suhu yang sangat tinggi, reaksi fusi nuklir disebut reaksi termonuklir (dari bahasa Yunani. termo"kehangatan, panas").

Reaksi termonuklir melepaskan energi yang sangat besar. Misalnya pada reaksi sintesis deuterium dengan pembentukan helium

$~^2_1D + \ ^2_1D \ke \ ^3_2Dia + \ ^1_0n$

3,2 MeV energi dilepaskan. Dalam reaksi sintesis deuterium dengan pembentukan tritium

$~^2_1D + \ ^2_1D \ke \ ^3_1T + \ ^1_1p$

4,0 MeV energi dilepaskan, dan dalam reaksi

$~^2_1D + \ ^3_1T \ke \ ^4_2He + \ ^1_0n$

17,6 MeV energi dilepaskan.

Beras. 1. Skema reaksi deuterium-tritium

Saat ini, reaksi termonuklir terkendali dilakukan melalui sintesis deuterium $~^2H$ dan tritium $~^3H$. Cadangan deuterium dapat bertahan selama jutaan tahun, dan cadangan litium yang mudah ditambang (untuk menghasilkan tritium) cukup untuk memenuhi kebutuhan selama ratusan tahun.

Namun dengan reaksi ini paling(lebih dari 80%) energi kinetik yang dilepaskan berasal dari neutron. Akibat tumbukan fragmen dengan atom lain, energi ini diubah menjadi energi panas. Selain itu, neutron cepat menghasilkan limbah radioaktif dalam jumlah besar.

Oleh karena itu, yang paling menjanjikan adalah reaksi “bebas neutron”, misalnya deuterium + helium-3.

$~D + \ ^3He \ke \ ^4He + p$

Reaksi ini tidak menghasilkan neutron sehingga terbawa arus bagian penting daya dan menghasilkan radioaktivitas terinduksi dalam desain reaktor. Selain itu, cadangan helium-3 di Bumi berkisar antara 500 kg hingga 1 ton, tetapi di Bulan ditemukan dalam jumlah yang signifikan: hingga 10 juta ton (menurut perkiraan minimum - 500 ribu ton). Pada saat yang sama, ia dapat dengan mudah diproduksi di Bumi dari litium-6, yang tersebar luas di alam, menggunakan reaktor fisi nuklir yang ada.

Senjata termonuklir

Di Bumi, reaksi termonuklir pertama dilakukan saat ledakan bom hidrogen pada 12 Agustus 1953 di lokasi uji coba Semipalatinsk. “Ayahnya” adalah akademisi Andrei Dmitrievich Sakharov, yang dianugerahi gelar Pahlawan Buruh Sosialis tiga kali karena pengembangan senjata termonuklir. Suhu tinggi yang diperlukan untuk memulai reaksi termonuklir dalam bom hidrogen diperoleh dari ledakan suatu unsur penyusunnya. bom atom, memainkan peran sebagai detonator. Reaksi termonuklir yang terjadi selama ledakan bom hidrogen tidak dapat dikendalikan.

Beras. 2. Bom hidrogen

Lihat juga

Reaksi termonuklir yang terkendali

Jika reaksi termonuklir yang mudah dikendalikan dapat dilakukan dalam kondisi terestrial, umat manusia akan menerima sumber energi yang praktis tidak ada habisnya, karena cadangan hidrogen di Bumi sangat besar. Namun, kesulitan teknis yang besar menghalangi penerapan reaksi termonuklir terkendali yang menguntungkan secara energi. Pertama-tama, perlu untuk menciptakan suhu sekitar 10 8 K. Suhu ultra-tinggi tersebut dapat diperoleh dengan menciptakan pelepasan listrik berkekuatan tinggi di dalam plasma.

Tokamak

Metode ini digunakan dalam instalasi tipe “Tokamak” (TO-riodal CHAMBER dengan Magnetic Coils), yang pertama kali dibuat di Institut Energi Atom. I.V.Kurchatova. Dalam instalasi seperti itu, plasma dibuat di ruang toroidal, yang merupakan belitan sekunder dari transformator pulsa yang kuat. Gulungan primernya dihubungkan ke kumpulan kapasitor berkapasitas sangat besar. Ruangan itu diisi dengan deuterium. Ketika sekumpulan kapasitor dilepaskan melalui belitan primer di ruang toroidal, pusaran akan tereksitasi medan listrik, menyebabkan ionisasi deuterium dan munculnya denyut kuat di dalamnya arus listrik, yang menyebabkan pemanasan gas yang kuat dan pembentukan plasma suhu tinggi, di mana reaksi termonuklir dapat terjadi.

Beras. 3. Diagram skematik pengoperasian reaktor

Kesulitan utama adalah menjaga plasma di dalam ruangan selama 0,1-1 detik tanpa menyentuh dinding ruangan, karena tidak ada bahan yang dapat menahan suhu setinggi itu. Kesulitan ini sebagian dapat diatasi dengan menggunakan toroidal medan magnet, di mana kamera berada. Di bawah pengaruh gaya magnet, plasma dipelintir menjadi tali dan, seolah-olah, “menggantung” pada garis induksi medan magnet, tanpa menyentuh dinding ruangan.

Awal era modern dalam studi kemungkinan fusi termonuklir harus dipertimbangkan pada tahun 1969, ketika suhu 3 M°C dicapai dalam plasma dengan volume sekitar 1 m 3 di instalasi Tokamak T3 Rusia. Setelah itu, para ilmuwan di seluruh dunia mengakui desain tokamak sebagai yang paling menjanjikan untuk pengurungan plasma magnetik. Dalam beberapa tahun hal itu diterima keputusan yang berani tentang pembuatan instalasi JET (Joint European Torus) dengan volume plasma yang jauh lebih besar (100 m 3). Siklus pengoperasian unit ini kira-kira 1 menit, karena kumparan toroidalnya terbuat dari tembaga dan cepat panas. Instalasi ini mulai beroperasi pada tahun 1983 dan tetap menjadi tokamak terbesar di dunia, menyediakan pemanasan plasma hingga suhu 150 M°C.

Beras. 4. Desain reaktor JET

Pada tahun 2006, perwakilan Rusia, Korea Selatan, Cina, Jepang, India, Uni Eropa dan Amerika Serikat menandatangani perjanjian di Paris untuk mulai mengerjakan pembangunan Reaktor Eksperimental Tokamak Internasional (ITER) yang pertama. Kumparan magnet reaktor ITER akan didasarkan pada bahan superkonduktor (yang, pada prinsipnya, memungkinkan pengoperasian terus menerus selama arus tetap terjaga dalam plasma), sehingga perancang berharap dapat memberikan jaminan siklus kerja setidaknya 10 menit.

Beras. 5. Desain reaktor ITER.

Reaktor akan dibangun di dekat kota Cadarache, terletak 60 kilometer dari Marseille di selatan Perancis. Pekerjaan mempersiapkan lokasi konstruksi akan dimulai musim semi mendatang. Pembangunan reaktornya sendiri rencananya akan dimulai pada tahun 2009.

Pembangunannya akan berlangsung sepuluh tahun, pengerjaan reaktor diperkirakan akan memakan waktu dua puluh tahun. Total biaya proyek ini sekitar $10 miliar. Empat puluh persen biaya akan ditanggung oleh Uni Eropa, enam puluh persen akan ditanggung bersama oleh peserta proyek lainnya.

Lihat juga

Reaktor Fusi Eksperimental Internasional
Instalasi baru untuk meluncurkan fusi termonuklir: 25/01/2010

Fusi laser (LSF)

Cara lain untuk mencapai tujuan ini adalah fusi termonuklir laser. Inti dari metode ini adalah sebagai berikut. Campuran beku deuterium dan tritium, dibuat dalam bentuk bola dengan diameter kurang dari 1 mm, disinari secara merata dari semua sisi dengan radiasi laser yang kuat. Hal ini menyebabkan pemanasan dan penguapan zat dari permukaan bola. Dalam hal ini, tekanan di dalam bola meningkat hingga nilai sekitar 10 15 Pa. Di bawah pengaruh tekanan seperti itu, terjadi peningkatan kepadatan dan pemanasan yang kuat pada zat di bagian tengah bola dan reaksi termonuklir dimulai.

Berbeda dengan kurungan plasma magnetik, in waktu laser kurungan (yaitu, masa pakai plasma dengan kepadatan dan suhu tinggi, yang menentukan durasi reaksi termonuklir) adalah 10 –10 - 10 –11 detik, oleh karena itu LTS hanya dapat dilakukan dalam mode berdenyut. Proposal penggunaan laser untuk fusi termonuklir pertama kali dibuat di Institut Fisika. P. N. Lebedev dari Akademi Ilmu Pengetahuan Uni Soviet pada tahun 1961 oleh N. G. Basov dan O. N. Krokhin.

Di Laboratorium Nasional Lawrence Livermore di California, pembangunan kompleks laser paling kuat di dunia telah selesai (Mei 2009). Itu disebut Fasilitas Pengapian Nasional AS (NIF). Konstruksi berlangsung 12 tahun. $3,5 miliar dihabiskan untuk kompleks laser.

Beras. 7. Diagram skema ULS

Berdasarkan NIF – 192 laser yang kuat, yang secara bersamaan akan diarahkan ke target berbentuk bola milimeter (sekitar 150 mikrogram bahan bakar termonuklir - campuran deuterium dan tritium; di masa depan, tritium radioaktif dapat diganti dengan isotop ringan helium-3). Akibatnya suhu target akan mencapai 100 juta derajat, sedangkan tekanan di dalam bola akan 100 miliar kali lebih tinggi dari tekanan atmosfer bumi.

Lihat juga

Fusi termonuklir terkendali: TOKAMAKI versus fusi laser 16/05/2009

Keuntungan sintesis

Para pendukung penggunaan reaktor fusi untuk menghasilkan listrik mengutip argumen berikut yang mendukung mereka:

cadangan bahan bakar (hidrogen) yang praktis tidak ada habisnya. Misalnya, jumlah batubara yang dibutuhkan untuk mengoperasikan pembangkit listrik termal berkapasitas 1 GW adalah 10.000 ton per hari (sepuluh gerbong kereta api), dan pembangkit termonuklir dengan kapasitas yang sama hanya akan mengkonsumsi sekitar 1 kilogram campuran per hari. D + T . Sebuah danau berukuran sedang dapat menyediakan energi bagi negara mana pun selama ratusan tahun. Hal ini membuat satu atau sekelompok negara tidak mungkin memonopoli bahan bakar;
tidak adanya produk pembakaran;
tidak perlu menggunakan bahan-bahan yang dapat digunakan untuk memproduksi senjata nuklir, sehingga menghilangkan kasus sabotase dan terorisme;
dibandingkan dengan reaktor nuklir, dihasilkan sejumlah kecil limbah radioaktif dengan waktu paruh yang pendek;
reaksi fusi tidak menghasilkan emisi karbon dioksida di atmosfer, yang merupakan penyumbang utama pemanasan global.

Mengapa pembuatan instalasi termonuklir memakan waktu lama?

1. Untuk waktu yang lama diyakini bahwa masalah penggunaan praktis energi fusi termonuklir tidak memerlukan keputusan dan tindakan segera, karena pada tahun 80-an abad yang lalu, sumber bahan bakar fosil tampaknya tidak ada habisnya, dan masalah lingkungan serta perubahan iklim tidak menjadi perhatian publik. Berdasarkan perkiraan Survei Geologi AS (2009), pertumbuhan produksi minyak global akan terus berlanjut tidak lebih dari 20 tahun ke depan (para ahli lain memperkirakan puncak produksi akan tercapai dalam 5-10 tahun), setelah itu volumenya akan meningkat. produksi minyak akan mulai menurun dengan laju sekitar 3% per tahun. Prospek produksi gas alam tidak terlihat jauh lebih baik. Biasanya mereka mengatakan itu batu bara kita mempunyai persediaan yang cukup untuk 200 tahun ke depan, namun perkiraan ini didasarkan pada pemeliharaan tingkat produksi dan konsumsi yang ada. Sementara itu, konsumsi batu bara kini meningkat sebesar 4,5% per tahun, yang langsung mengurangi jangka waktu 200 tahun tersebut menjadi hanya 50 tahun! Dari apa yang telah dikatakan, jelas bahwa kita sekarang harus bersiap menghadapi akhir era penggunaan bahan bakar fosil

1. 2. Instalasi termonuklir tidak dapat dibuat dan didemonstrasikan dalam ukuran kecil. Kemampuan ilmiah dan teknis serta keunggulan instalasi termonuklir hanya dapat diuji dan didemonstrasikan di stasiun yang cukup besar, seperti reaktor ITER yang disebutkan. Masyarakat belum siap untuk membiayai proyek-proyek besar seperti itu sampai ada keyakinan yang cukup akan keberhasilannya.

Jangan terintimidasi oleh ungkapan rumit ini, sebenarnya cukup sederhana. Fusi adalah salah satu jenis reaksi nuklir.

Selama reaksi nuklir, inti atom berinteraksi dengan partikel elementer atau dengan inti atom lain, yang menyebabkan komposisi dan struktur inti berubah. Inti atom yang berat dapat meluruh menjadi dua atau tiga inti atom yang lebih ringan - ini adalah reaksi fisi. Ada juga reaksi fusi: ini adalah ketika dua inti atom ringan bergabung menjadi satu inti atom berat.

Tidak seperti fisi nuklir, yang dapat terjadi secara spontan atau paksa, fusi nuklir tidak mungkin terjadi tanpa pasokan energi eksternal. Seperti yang Anda ketahui, unsur-unsur yang berlawanan tarik-menarik, tetapi inti atom bermuatan positif - sehingga mereka saling tolak menolak. Situasi ini disebut penghalang Coulomb. Untuk mengatasi gaya tolak menolak, partikel-partikel ini harus dipercepat hingga kecepatan gila. Hal ini dapat dilakukan dengan sangat suhu tinggi- sekitar beberapa juta kelvin. Reaksi inilah yang disebut termonuklir.

2. Mengapa kita membutuhkan fusi termonuklir?

Selama reaksi nuklir dan termonuklir, sejumlah besar energi dilepaskan, yang dapat digunakan untuk berbagai tujuan - Anda dapat membuat senjata ampuh, atau Anda dapat mengubah energi nuklir menjadi listrik dan memasoknya ke seluruh dunia. Energi peluruhan nuklir telah lama digunakan di pembangkit listrik tenaga nuklir. Namun energi termonuklir tampaknya lebih menjanjikan. Dalam reaksi termonuklir, lebih banyak energi yang dilepaskan untuk setiap nukleon (yang disebut inti penyusun, proton, dan neutron) dibandingkan dalam reaksi nuklir. Misalnya kapan fisi inti uranium menjadi satu nukleon menghasilkan 0,9 MeV (megaelektronvolt), dan ketikaSelama fusi inti helium, energi sebesar 6 MeV dilepaskan dari inti hidrogen. Oleh karena itu, para ilmuwan sedang belajar melakukan reaksi termonuklir.

Penelitian fusi termonuklir dan konstruksi reaktor memungkinkan perluasan produksi teknologi tinggi, yang berguna dalam bidang sains dan teknologi tinggi lainnya.

3. Apa itu reaksi termonuklir?

Reaksi termonuklir dibagi menjadi mandiri, tidak terkendali (digunakan dalam bom hidrogen) dan terkendali (cocok untuk tujuan damai).

Reaksi mandiri terjadi di bagian dalam bintang. Namun, tidak ada kondisi di Bumi yang memungkinkan terjadinya reaksi seperti itu.

Manusia telah lama melakukan fusi termonuklir yang tidak terkendali atau eksplosif. Pada tahun 1952, selama Operasi Ivy Mike, Amerika meledakkan alat peledak termonuklir pertama di dunia, yang tidak memiliki nilai praktis sebagai senjata. Dan pada bulan Oktober 1961, bom termonuklir (hidrogen) pertama di dunia ("Tsar Bomba", "Ibu Kuzka"), yang dikembangkan oleh ilmuwan Soviet di bawah kepemimpinan Igor Kurchatov, diuji. Itu adalah alat peledak paling kuat dalam sejarah umat manusia: energi total ledakannya, menurut berbagai sumber, berkisar antara 57 hingga 58,6 megaton setara TNT. Untuk meledakkan bom hidrogen, Anda harus terlebih dahulu melakukan proses normal ledakan nuklir dapatkan suhu tinggi - hanya dengan demikian inti atom akan mulai bereaksi.

Kekuatan ledakan selama reaksi nuklir yang tidak terkendali sangat tinggi, dan selain itu, proporsi pencemaran radioaktif juga tinggi. Oleh karena itu, untuk memanfaatkan energi termonuklir untuk tujuan damai, perlu dipelajari cara mengendalikannya.

4. Apa yang diperlukan untuk reaksi termonuklir terkendali?

Pegang plasmanya!

Tidak jelas? Mari kita jelaskan sekarang.

Pertama, inti atom. Dalam energi nuklir, isotop digunakan - atom yang berbeda satu sama lain dalam jumlah neutron dan, karenanya, dalam massa atom. Deuterium isotop hidrogen (D) diperoleh dari air. Hidrogen superberat atau tritium (T) adalah isotop radioaktif hidrogen yang merupakan produk sampingan dari reaksi peluruhan yang dilakukan di reaktor nuklir konvensional. Juga dalam reaksi termonuklir, isotop hidrogen ringan digunakan - protium: ini adalah satu-satunya unsur stabil yang tidak memiliki neutron di dalam intinya. Helium-3 ditemukan di Bumi dalam jumlah yang dapat diabaikan, tetapi terdapat banyak di tanah bulan (regolit): pada tahun 80-an, NASA mengembangkan rencana instalasi hipotetis untuk memproses regolit dan melepaskan isotop yang berharga. Tapi isotop lain yang tersebar luas di planet kita - boron-11. 80% boron di bumi merupakan isotop yang diperlukan bagi para ilmuwan nuklir.

Kedua, suhunya sangat tinggi. Zat yang berpartisipasi dalam reaksi termonuklir harus berupa plasma yang hampir terionisasi seluruhnya - ini adalah gas di mana elektron bebas dan ion dengan muatan berbeda mengapung secara terpisah. Untuk mengubah suatu zat menjadi plasma, diperlukan suhu 10 7 –10 8 K - yaitu ratusan juta derajat Celsius! Temperatur yang sangat tinggi dapat dicapai dengan menciptakan pelepasan listrik berkekuatan tinggi di dalam plasma.

Namun, Anda tidak bisa begitu saja memanaskan unsur kimia yang diperlukan. Reaktor apa pun akan langsung menguap pada suhu seperti itu. Hal ini memerlukan pendekatan yang sangat berbeda. Saat ini dimungkinkan untuk menampung plasma di area terbatas dengan menggunakan magnet listrik yang sangat kuat. Namun energi yang diperoleh dari reaksi termonuklir belum dapat dimanfaatkan sepenuhnya: bahkan di bawah pengaruh medan magnet, plasma menyebar ke luar angkasa.

5. Reaksi manakah yang paling menjanjikan?

Reaksi nuklir utama yang direncanakan akan digunakan untuk fusi terkendali akan menggunakan deuterium (2H) dan tritium (3H), dan dalam jangka panjang helium-3 (3He) dan boron-11 (11B).

Inilah reaksi yang paling menarik.

1) 2 D+ 3 T -> 4 He (3,5 MeV) + n (14,1 MeV) - reaksi deuterium-tritium.

2) 2 D+ 2 D -> 3 T (1,01 MeV) + p (3,02 MeV) 50%

2 D+ 2 D -> 3 He (0,82 MeV) + n (2,45 MeV) 50% - inilah yang disebut deuterium monopropelan.

Reaksi 1 dan 2 penuh dengan neutron kontaminasi radioaktif. Oleh karena itu, reaksi “bebas neutron” adalah yang paling menjanjikan.

3) 2 D+ 3 He -> 4 He (3,6 MeV) + p (14,7 MeV) - deuterium bereaksi dengan helium-3. Masalahnya adalah helium-3 sangat langka. Namun, hasil bebas neutron membuat reaksi ini menjanjikan.

4) p+ 11 B -> 3 4 He + 8,7 MeV - boron-11 bereaksi dengan protium menghasilkan partikel alfa yang dapat diserap oleh aluminium foil.

6. Dimana melakukan reaksi seperti itu?

Reaktor termonuklir alami adalah sebuah bintang. Di dalamnya, plasma ditahan di bawah pengaruh gravitasi, dan radiasi diserap - sehingga inti tidak mendingin.

Di Bumi, reaksi termonuklir hanya dapat dilakukan di instalasi khusus.

Sistem pulsa. Dalam sistem seperti itu, deuterium dan tritium disinari dengan sinar laser atau sinar elektron/ion yang sangat kuat. Iradiasi semacam itu menyebabkan serangkaian ledakan mikro termonuklir. Namun, sistem seperti itu tidak menguntungkan untuk digunakan dalam skala industri: lebih banyak energi yang dihabiskan untuk percepatan atom daripada yang diperoleh melalui fusi, karena tidak semua atom yang dipercepat bereaksi. Oleh karena itu, banyak negara yang membangun sistem quasi-stasioner.

Sistem kuasi-stasioner. Dalam reaktor seperti itu, plasma ditampung oleh medan magnet pada tekanan rendah dan suhu tinggi. Ada tiga jenis reaktor berdasarkan konfigurasi medan magnet yang berbeda. Ini adalah tokamak, stellarator (torsatron) dan jebakan cermin.

Tokamak singkatan dari "ruang toroidal dengan kumparan magnet". Ini adalah ruangan berbentuk “donat” (torus) tempat gulungan dililitkan. Fitur utama Tokamak adalah penggunaan arus listrik bolak-balik yang mengalir melalui plasma, memanaskannya dan, menciptakan medan magnet di sekelilingnya, menahannya.

DI DALAM bintang (torsatron) medan magnet sepenuhnya ditampung oleh kumparan magnet dan, tidak seperti tokamak, dapat dioperasikan terus menerus.

di z perangkap cermin (terbuka). Prinsip refleksi digunakan. Ruangan tersebut ditutup di kedua sisinya dengan “sumbat” magnetis yang memantulkan plasma, menjaganya tetap berada di dalam reaktor.

Untuk waktu yang lama, jebakan cermin dan tokamak berjuang untuk mendapatkan keunggulan. Awalnya, konsep jebakan tampak lebih sederhana sehingga lebih murah. Pada awal tahun 60an, perangkap terbuka didanai secara melimpah, namun ketidakstabilan plasma dan upaya yang gagal untuk menahannya dengan medan magnet memaksa instalasi ini menjadi lebih rumit - struktur yang tampaknya sederhana berubah menjadi mesin neraka, dan mustahil untuk mencapai a hasil yang stabil. Oleh karena itu, di tahun 80-an, tokamaks mulai mengemuka. Pada tahun 1984, tokamak JET Eropa diluncurkan, yang biayanya hanya $180 juta dan parameternya memungkinkan terjadinya reaksi termonuklir. Di Uni Soviet dan Prancis, tokamak superkonduktor dirancang, yang hampir tidak menghabiskan energi untuk pengoperasian sistem magnetik.

7. Siapa yang sekarang belajar melakukan reaksi termonuklir?

Banyak negara membangun reaktor termonuklir mereka sendiri. Kazakhstan, Cina, Amerika Serikat dan Jepang memiliki reaktor eksperimental mereka sendiri. Institut Kurchatov sedang mengerjakan reaktor IGNITOR. Jerman meluncurkan reaktor stellarator termonuklir Wendelstein 7-X.

Yang paling terkenal adalah proyek tokamak internasional ITER (ITER, International Thermonuclear Experimental Reactor) di pusat penelitian Cadarache (Prancis). Pembangunannya seharusnya selesai pada tahun 2016, namun jumlah dukungan keuangan yang diperlukan telah meningkat, dan waktu percobaan telah dipindahkan ke tahun 2025. Uni Eropa, Amerika Serikat, Cina, India, Jepang, dll berpartisipasi dalam kegiatan ITER. Korea Selatan dan Rusia.

8. UE memainkan peran utama dalam pembiayaan (45%), sementara negara-negara peserta lainnya memasok peralatan berteknologi tinggi. Secara khusus, Rusia memproduksi bahan dan kabel superkonduktor, tabung radio untuk memanaskan plasma (gyrotron) dan sekering untuk kumparan superkonduktor, serta komponen untuk bagian paling kompleks dari reaktor - dinding pertama, yang harus tahan terhadap gaya elektromagnetik, radiasi neutron dan radiasi plasma.

Mengapa kita tidak tetap menggunakan reaktor fusi?

Instalasi tokamak modern bukanlah reaktor termonuklir, melainkan instalasi penelitian yang keberadaan dan pelestarian plasmanya hanya dimungkinkan untuk jangka waktu tertentu. Faktanya adalah para ilmuwan belum mempelajari cara menahan plasma dalam reaktor untuk waktu yang lama. Saat ini salah satu yang paling banyak prestasi besar

Di bidang fusi nuklir, keberhasilan ilmuwan Jerman dinilai, yang berhasil memanaskan gas hidrogen hingga 80 juta derajat Celcius dan mempertahankan awan plasma hidrogen selama seperempat detik. Dan di Cina, plasma hidrogen dipanaskan hingga 49,999 juta derajat dan ditahan selama 102 detik.

9. Ilmuwan Rusia dari Institut Fisika Nuklir G.I. Budker, Novosibirsk, berhasil mencapai pemanasan plasma yang stabil hingga sepuluh juta derajat Celcius. Namun, Amerika baru-baru ini mengusulkan cara untuk mempertahankan plasma selama 60 tahun - dan ini cukup menggembirakan.

Selain itu, terdapat perdebatan mengenai keuntungan fusi nuklir di industri. Tidak diketahui apakah manfaat pembangkitan listrik akan menutupi biaya fusi nuklir. Diusulkan untuk bereksperimen dengan reaksi (misalnya, meninggalkan reaksi deuterium-tritium tradisional atau monopropelan demi reaksi lain), bahan bangunan - atau bahkan meninggalkan gagasan fusi termonuklir industri, hanya menggunakannya untuk reaksi individu dalam fisi reaksi. Namun, para ilmuwan masih melanjutkan eksperimennya.

Namun, reaktor fusi jauh lebih aman dibandingkan reaktor nuklir dalam hal radiasi. Zat radioaktif di dalam reaktor relatif sedikit. Selain itu, desain reaktornya sendiri mengasumsikan tidak ada “lubang” yang bisa dilalui radiasi. Ruang vakum reaktor harus tertutup rapat, jika tidak maka reaktor tidak akan dapat beroperasi. Selama pembangunan reaktor termonuklir, bahan yang diuji oleh energi nuklir digunakan, dan tekanan rendah dipertahankan di dalam ruangan.

Kapan pembangkit listrik termonuklir akan muncul?

Para ilmuwan paling sering mengatakan sesuatu seperti “dalam 20 tahun kita akan menyelesaikan semua masalah mendasar.” Para insinyur industri nuklir sedang membicarakan paruh kedua abad ke-21. Politisi berbicara tentang lautan energi bersih demi uang, tanpa mempedulikan tanggal.

Bagaimana para ilmuwan mencari materi gelap di kedalaman bumi

Ratusan juta tahun yang lalu, mineral di bawah permukaan bumi bisa mempertahankan jejak zat misterius itu. Yang tersisa hanyalah mencapai mereka. Lebih dari dua lusin laboratorium bawah tanah yang tersebar di seluruh dunia sibuk mencari materi gelap.

Apa yang menghambat perkembangan pasar teknologi radiasi dalam negeri?

Para ilmuwan dari institut SB RAS, yang mengunjungi negara-negara Asia Tenggara, berbicara tentang bagaimana penjual ikan sederhana di pasar lokal, dengan menggunakan “teknologi” Tiongkok yang sederhana, memperpanjang umur simpan barang-barang mereka.

Pabrik super S-tau

Dalam program OTR “Ilmu Pengetahuan Besar. Hebat dalam Kecil”, direktur Institut Fisika Nuklir dinamai G.I. Budker SB RAS, Akademisi Pavel Logachev berbicara tentang peran dalam pengembangan riset ilmiah memainkan "Pabrik S-tau" dan apa yang menjelaskan namanya.

Semua bintang, termasuk Matahari kita, menghasilkan energi melalui fusi termonuklir. Dunia ilmiah sedang dalam masalah. Para ilmuwan tidak mengetahui semua cara untuk mencapai fusi (termonuklir) tersebut. Penggabungan inti atom ringan dan transformasinya menjadi inti atom yang lebih berat menunjukkan bahwa energi yang dihasilkan dapat dikendalikan atau bersifat eksplosif. Yang terakhir ini digunakan dalam struktur peledak termonuklir. Termo yang terkontrol proses nuklir berbeda dari energi nuklir lainnya karena menggunakan reaksi peluruhan, ketika inti berat dipecah menjadi inti yang lebih ringan, tetapi reaksi nuklir yang menggunakan deuterium (2 N) dan tritium (3 N) adalah fusi, yaitu fusi termonuklir terkontrol. Kedepannya direncanakan menggunakan helium-3 (3 He) dan boron-11 (11 V).

Mimpi

Fusi termonuklir yang tradisional dan terkenal tidak boleh disamakan dengan impian para fisikawan masa kini, yang kenyataannya belum ada yang percaya. Ini mengacu pada reaksi nuklir pada suhu berapa pun, bahkan suhu ruangan. Hal ini juga disebabkan oleh tidak adanya radiasi dan fusi termonuklir dingin. Ensiklopedia memberi tahu kita bahwa reaksi fusi nuklir dalam sistem atom-molekul (kimia) adalah proses yang tidak memerlukan pemanasan zat secara signifikan, namun umat manusia belum menghasilkan energi seperti itu. Hal ini terlepas dari kenyataan bahwa semua reaksi nuklir yang terjadi fusi berada dalam keadaan plasma, dan suhunya jutaan derajat.

Saat ini, hal ini bahkan bukan impian para fisikawan, melainkan para penulis fiksi ilmiah, namun demikian perkembangannya telah berlangsung lama dan terus-menerus. Fusi termonuklir tanpa bahaya yang terus-menerus menyertai tingkat Chernobyl dan Fukushima - bukan? tujuan yang bagus demi kebaikan umat manusia? Literatur ilmiah asing telah diberikan nama yang berbeda fenomena ini. Misalnya, LENR adalah sebutan untuk reaksi nuklir berenergi rendah, dan CANR adalah sebutan untuk reaksi nuklir yang diinduksi secara kimia (dibantu). Keberhasilan penerapan eksperimen semacam itu cukup sering diumumkan, mewakili database yang luas. Tapi entah media memberitakan “desas-desus” lain, atau hasilnya menunjukkan eksperimen yang dilakukan secara salah. Fusi termonuklir dingin belum mendapatkan bukti yang benar-benar meyakinkan tentang keberadaannya.

Elemen bintang

Unsur paling umum di luar angkasa adalah hidrogen. Ia menyumbang sekitar setengah massa Matahari dan sebagian besar bintang lainnya. Hidrogen tidak hanya ada dalam komposisinya - ada banyak hidrogen di gas antarbintang dan nebula gas. Dan di kedalaman bintang, termasuk Matahari, kondisi telah tercipta untuk fusi termonuklir: di sana inti atom hidrogen diubah menjadi atom helium, sehingga menghasilkan energi yang sangat besar. Hidrogen adalah sumber utamanya. Setiap detik Matahari kita mengeluarkan energi yang setara dengan empat juta ton materi ke luar angkasa.

Inilah hasil fusi empat inti hidrogen menjadi satu inti helium. Ketika satu gram proton dibakar, energi fusi dilepaskan dua puluh juta kali lebih banyak dibandingkan ketika jumlah batu bara yang sama dibakar. Dalam kondisi terestrial, kekuatan fusi termonuklir tidak mungkin terjadi, karena manusia belum menguasai suhu dan tekanan yang ada di kedalaman bintang. Perhitungan menunjukkan: setidaknya selama tiga puluh miliar tahun ke depan, Matahari kita tidak akan memudar atau melemah karena kehadiran hidrogen. Dan di Bumi, manusia baru mulai memahami apa itu energi hidrogen dan apa reaksi fusi termonuklir, karena bekerja dengan gas ini sangat berisiko dan sangat sulit untuk menyimpannya. Selama ini umat manusia hanya mampu membelah atom. Dan setiap reaktor (nuklir) dibangun berdasarkan prinsip ini.

Fusi

Energi nuklir adalah produk fisi atom. Sintesis menghasilkan energi dengan cara yang berbeda - dengan menggabungkannya satu sama lain, ketika tidak ada limbah radioaktif mematikan yang dihasilkan, dan sejumlah kecil air laut akan cukup untuk menghasilkan jumlah energi yang sama seperti yang diperoleh dari pembakaran dua ton batu bara. Telah dibuktikan di laboratorium di seluruh dunia bahwa fusi termonuklir yang terkendali sangat mungkin terjadi. Namun pembangkit listrik yang akan menggunakan energi ini belum dibangun, dan bahkan pembangunannya belum diperkirakan. Namun dua ratus lima puluh juta dolar dihabiskan oleh Amerika Serikat saja untuk meneliti fenomena fusi termonuklir terkendali.

Kemudian studi-studi ini benar-benar didiskreditkan. Pada tahun 1989, ahli kimia S. Pons (AS) dan M. Fleshman (Inggris Raya) mengumumkan kepada seluruh dunia bahwa mereka telah mencapai hasil positif dan meluncurkan fusi termonuklir. Masalahnya adalah para ilmuwan terlalu terburu-buru dan tidak menjadikan penemuan mereka untuk ditinjau oleh dunia ilmiah. Media langsung menangkap sensasi tersebut dan menampilkan pernyataan ini sebagai penemuan abad ini. Pengujian dilakukan kemudian, dan tidak hanya kesalahan dalam eksperimen yang ditemukan - tetapi juga kegagalan. Dan kemudian tidak hanya jurnalis, tetapi juga banyak fisikawan terkenal dunia yang sangat dihormati pun menyerah pada kekecewaan. Laboratorium terkemuka di Universitas Princeton menghabiskan lebih dari lima puluh juta dolar untuk menguji eksperimen tersebut. Dengan demikian, fusi termonuklir dingin dan prinsip produksinya dinyatakan sebagai pseudosains. Hanya kelompok peminat kecil dan terisolasi yang melanjutkan penelitian ini.

Intinya

Sekarang diusulkan untuk mengganti istilah tersebut, dan alih-alih fusi nuklir dingin, definisi berikut akan diberikan: proses nuklir yang disebabkan oleh kisi kristal. Fenomena ini mengacu pada proses anomali suhu rendah yang tidak mungkin terjadi dari sudut pandang tumbukan nuklir dalam ruang hampa - pelepasan neutron melalui fusi inti. Proses-proses ini dapat terjadi pada padatan non-ekuilibrium, dirangsang oleh transformasi energi elastis dalam kisi kristal di bawah pengaruh mekanis, transisi fase, penyerapan atau desorpsi deuterium (hidrogen). Ini adalah analog dari reaksi termonuklir panas yang sudah diketahui, ketika inti hidrogen bergabung dan berubah menjadi inti helium, melepaskan energi yang sangat besar, tetapi ini terjadi pada suhu kamar.

Fusi dingin lebih tepat didefinisikan sebagai reaksi fotonuklir yang diinduksi secara kimia. Fusi termonuklir dingin langsung tidak pernah tercapai, tetapi pencarian tersebut menyarankan strategi yang sangat berbeda. Reaksi termonuklir dipicu oleh pembentukan neutron. Stimulasi mekanis oleh reaksi kimia menyebabkan eksitasi cangkang elektronik yang dalam, sehingga menimbulkan gamma atau radiasi sinar-x, yang dicegat oleh kernel. Artinya, terjadi reaksi fotonuklir. Inti atom meluruh dan menghasilkan neutron dan, sangat mungkin, sinar gamma. Apa yang dapat menggairahkan elektron bagian dalam? Mungkin gelombang kejut. Dari ledakan bahan peledak biasa.

Reaktor

Selama lebih dari empat puluh tahun, lobi termonuklir dunia telah menghabiskan sekitar satu juta dolar setiap tahunnya untuk penelitian fusi termonuklir, yang seharusnya diperoleh dengan menggunakan TOKAMAK. Namun, hampir semua ilmuwan progresif menentang penelitian semacam itu, karena kemungkinan besar tidak mungkin mendapatkan hasil positif. Eropa Barat dan Amerika Serikat dengan kecewa mulai membongkar semua TOKAMAK mereka. Dan hanya di Rusia mereka masih percaya pada keajaiban. Meskipun banyak ilmuwan menganggap gagasan ini sebagai penghambat ideal terhadap alternatif fusi nuklir. Apa itu TOKAMAK? Ini adalah salah satu dari dua desain reaktor fusi, yaitu ruang toroidal dengan kumparan magnet. Ada juga stellarator, di mana plasma terkandung dalam medan magnet, tetapi kumparan yang menginduksi medan magnet berada di luar, tidak seperti TOKAMAK.

Ini adalah desain yang sangat kompleks. Kompleksitas TOKAMAK cukup sebanding dengan Large Hadron Collider: lebih dari sepuluh juta elemen, dan total biaya, termasuk biaya konstruksi dan proyek, secara signifikan melebihi dua puluh miliar euro. Collider jauh lebih murah, dan menjaga operasional ISS juga tidak memerlukan biaya lebih. Magnet toroidal membutuhkan delapan puluh ribu kilometer filamen superkonduktor, berat totalnya melebihi empat ratus ton, dan seluruh reaktor berbobot sekitar dua puluh tiga ribu ton. Menara Eiffel, misalnya, beratnya hanya tujuh ribu lebih sedikit. Plasma TOKAMAK berukuran delapan ratus empat puluh meter kubik. Tingginya tujuh puluh tiga meter, enam puluh di antaranya berada di bawah tanah. Sebagai perbandingan: Menara Spasskaya tingginya hanya tujuh puluh satu meter. Luas platform reaktor adalah empat puluh dua hektar, setara dengan enam puluh lapangan sepak bola. Suhu plasma adalah seratus lima puluh juta derajat Celcius. Di pusat Matahari, suhunya sepuluh kali lebih rendah. Dan semua ini demi fusi termonuklir yang terkendali (panas).

Fisikawan dan kimiawan

Tapi mari kita kembali ke penemuan Fleshman dan Pons yang “ditolak”. Semua rekan mereka mengklaim bahwa mereka telah berhasil menciptakan kondisi di mana atom deuterium terkena efek gelombang, energi nuklir dilepaskan dalam bentuk panas sesuai dengan teori medan kuantum. Omong-omong, yang terakhir ini dikembangkan dengan sempurna, tetapi sangat rumit dan sulit diterapkan pada deskripsi beberapa fenomena fisika tertentu. Mungkin inilah sebabnya orang tidak mau membuktikannya. Flashman mendemonstrasikan kedudukannya lantai beton laboratorium dari ledakan, yang menurutnya disebabkan oleh fusi termonuklir dingin. Namun, fisikawan tidak mempercayai ahli kimia. Kenapa ya?

Lagi pula, betapa banyak peluang bagi umat manusia yang tertutup dengan terhentinya penelitian ke arah ini! Permasalahannya bersifat global dan jumlahnya banyak. Dan semuanya memerlukan solusi. Ini adalah sumber energi yang ramah lingkungan, yang memungkinkan untuk mendekontaminasi limbah radioaktif dalam jumlah besar setelah pengoperasian pembangkit listrik tenaga nuklir, desalinasi. air laut dan banyak lagi. Andai saja kita dapat menguasai produksi energi dengan mengubah beberapa elemen tabel periodik menjadi elemen yang sama sekali berbeda tanpa menggunakan fluks neutron untuk tujuan ini, yang menciptakan radioaktivitas terinduksi. Namun ilmu pengetahuan secara resmi dan sekarang menganggap mustahil untuk mengubah unsur kimia apa pun menjadi unsur yang sama sekali berbeda.

Rossi-Parkhomov

Pada tahun 2009, penemu A. Rossi mematenkan peralatan yang disebut Rossi Energy Catalyst, yang menerapkan fusi termonuklir dingin. Perangkat ini berulang kali didemonstrasikan di depan umum, namun belum diverifikasi secara independen. Fisikawan Mark Gibbs di halaman majalah itu secara moral menghancurkan penulis dan penemuannya: tanpa analisis objektif, kata mereka, yang membenarkan kebetulan hasil yang diperoleh dengan yang dinyatakan, ini tidak bisa menjadi berita ilmiah.

Namun pada tahun 2015, Alexander Parkhomov berhasil mengulangi eksperimen Rossi dengan reaktor nuklir berenergi rendah (dingin) (LENR) dan membuktikan bahwa reaktor nuklir berenergi rendah (dingin) tersebut memiliki prospek yang bagus, meskipun signifikansi komersialnya dipertanyakan. Eksperimen, yang hasilnya dipresentasikan pada seminar di Institut Penelitian Seluruh Rusia untuk Pengoperasian Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir, menunjukkan bahwa salinan paling primitif dari gagasan Rusia - reaktor nuklirnya - dapat menghasilkan energi dua setengah kali lebih banyak daripada itu memakan.

"Energi"

Ilmuwan legendaris dari Magnitogorsk A.V. Vachaev menciptakan instalasi Energoniva, dengan bantuannya ia menemukan efek tertentu dari transmutasi elemen dan pembangkitan listrik dalam proses ini. Sulit dipercaya. Upaya untuk menarik perhatian ilmu pengetahuan dasar terhadap penemuan ini sia-sia. Kritik datang dari mana-mana. Mungkin, penulis tidak perlu membuat perhitungan teoretis secara mandiri mengenai fenomena yang diamati, atau fisikawan dari aliran klasik yang lebih tinggi seharusnya lebih memperhatikan eksperimen dengan elektrolisis tegangan tinggi.

Namun hubungan berikut dicatat: tidak ada satu detektor pun yang mencatat satu radiasi pun, tetapi tidak mungkin berada di dekat instalasi yang beroperasi. Kelompok penelitian terdiri dari enam orang. Lima dari mereka segera meninggal antara usia empat puluh lima dan lima puluh lima tahun, dan yang keenam menjadi cacat. Kematian datang sepenuhnya berbagai alasan setelah beberapa waktu (selama sekitar tujuh sampai delapan tahun). Namun, di instalasi Energoniva, para pengikut generasi ketiga dan murid Vachaev melakukan eksperimen dan membuat asumsi bahwa reaksi nuklir berenergi rendah terjadi dalam eksperimen mendiang ilmuwan tersebut.

I.S.Filimonenko

Fusi termonuklir dingin telah dipelajari di Uni Soviet pada akhir tahun lima puluhan abad yang lalu. Reaktor ini dirancang oleh Ivan Stepanovich Filimonenko. Namun, tidak ada seorang pun yang mampu memahami prinsip pengoperasian unit ini. Itulah sebabnya, alih-alih menjadi pemimpin yang tak terbantahkan di bidang teknologi energi nuklir, negara kita malah mengambil alih posisi sebagai pelengkap bahan mentah, dengan menjual produknya sendiri. sumber daya alam, merampas seluruh generasi masa depan mereka. Tapi pabrik percontohan telah dibuat, dan menghasilkan reaksi fusi yang hangat. Penulis struktur energi paling terobosan yang menekan radiasi adalah penduduk asli wilayah Irkutsk, yang bertugas sebagai pengintai selama perang dari usia enam belas hingga dua puluh tahun, pembawa perintah, fisikawan energik dan berbakat I. S. Filimonenko.

Fusi dingin semakin dekat dari sebelumnya. Sintesis hangat terjadi pada suhu hanya 1.150 derajat Celcius, dan basanya adalah air berat. Filimonenko ditolak patennya: konon reaksi nuklir tidak mungkin terjadi pada suhu serendah itu. Namun sintesis sedang berlangsung! Air berat terurai melalui elektrolisis menjadi deuterium dan oksigen, deuterium dilarutkan dalam paladium katoda, tempat terjadinya reaksi fusi nuklir. Produksinya bebas limbah, yaitu tanpa radiasi, dan juga tidak ada radiasi neutron. Baru pada tahun 1957, setelah mendapatkan dukungan dari akademisi Keldysh, Kurchatov dan Korolev, yang otoritasnya tidak dapat disangkal, Filimonenko mampu memajukan masalah ini.

Membusuk

Pada tahun 1960, sehubungan dengan resolusi rahasia Dewan Menteri Uni Soviet dan Komite Sentral CPSU, pekerjaan penemuan Filimonenko dimulai di bawah kendali Kementerian Pertahanan. Selama percobaan, peneliti menemukan bahwa ketika reaktor beroperasi, muncul radiasi tertentu yang memperpendek waktu paruh isotop dengan sangat cepat. Butuh waktu setengah abad untuk memahami sifat radiasi ini. Sekarang kita tahu apa itu - neutronium dengan dineutronium. Dan kemudian, pada tahun 1968, pekerjaan terhenti. Filimonenko dituduh melakukan ketidaksetiaan politik.

Pada tahun 1989, ilmuwan tersebut direhabilitasi. Instalasinya mulai dibuat ulang di NPO "Luch". Tapi segalanya tidak lebih dari eksperimen - mereka tidak punya waktu. Negaranya hancur, dan orang-orang Rusia yang baru tidak punya waktu untuk mempelajari ilmu pengetahuan dasar. Salah satu insinyur terbaik abad kedua puluh meninggal pada tahun 2013 tanpa melihat kebahagiaan umat manusia. Dunia akan mengingat Ivan Stepanovich Filimonenko. Fusi termonuklir dingin suatu hari nanti akan dikembangkan oleh para pengikutnya.

Ini adalah artikel sains populer yang ingin saya sampaikan kepada mereka yang tertarik dengan fusi nuklir tentang prinsip-prinsipnya. Ini adalah fusi “dingin” dan “panas”, peluruhan radioaktif, reaksi fisi nuklir dan data yang tersedia tentang sintesis berbagai zat dalam apa yang disebut proses transmutasi.
Apa yang dimaksud dengan “batu bertuah” yang memungkinkan seseorang memperoleh fusi nuklir?
- Menurut pendapat saya, ini adalah pengetahuan! Pengetahuan tanpa dogma dan perdukunan! Bila tercapai, akan terjadi kegagalan dan penaklukan puncak baru.
Mungkin setelah membacanya, Anda akan tertarik dengan masalah-masalah ini dan di masa depan Anda akan menghadapinya dengan persiapan yang matang. Di sini saya mencoba berbicara tentang prinsip-prinsip dasar yang melekat pada sifat materi – materi dan sekali lagi menegaskan gagasan tentang kesederhanaan dan optimalitas alam.

Apa itu fusi nuklir?

Dalam literatur kita sering menemukan istilah “Fusi Termonuklir”.

Reaksi termonuklir, fusi termonuklir (sinonim: reaksi fusi nuklir)

Suatu jenis reaksi nuklir di mana inti atom ringan bergabung membentuk inti atom yang lebih berat. http://ru.wikipedia.org/wiki/ masuk untuk mencari - Fusi termonuklir

Lebih tepatnya, istilah “Fusi Termonuklir” dianggap sebagai “Fusi Nuklir” dengan pelepasan energi (panas).

Pada saat yang sama, konsep “Fusi Nuklir” meliputi:

Pembelahan inti unsur asli yang lebih berat, biasanya menjadi dua inti ringan, dengan pembentukan unsur kimia baru.
Bila syarat terpenuhi bahwa jumlah nukleon inti berat sama dengan jumlah nukleon inti ringan ditambah nukleon bebas yang diperoleh selama fisi. Dan total energi ikat pada inti berat sama dengan jumlah energi ikat pada inti ringan ditambah energi bebas yang dilepaskan (energi berlebih). Contohnya adalah reaksi fisi nuklir inti U.
Penggabungan dua inti yang lebih kecil menjadi satu inti yang lebih besar, membentuk unsur kimia baru.
Bila syarat terpenuhi bahwa jumlah nukleon inti berat sama dengan jumlah nukleon inti ringan ditambah nukleon bebas yang diperoleh selama fisi. Dan total energi ikat pada inti berat sama dengan jumlah energi ikat pada inti ringan ditambah energi bebas yang dilepaskan (energi berlebih). Contohnya adalah produksi unsur transuranium dalam eksperimen fisika “target zat awal - akselerator - inti yang dipercepat (proton).

Ada konsep khusus untuk proses ini Nukleosintesis adalah proses pembentukan inti unsur kimia yang lebih berat dari hidrogen selama reaksi fusi nuklir (fusi).

Selama proses nukleosintesis primer, unsur-unsur yang tidak lebih berat dari litium terbentuk; model teoritis Big Bang mengasumsikan rasio unsur-unsur berikut:

H - 75%, 4He - 25%, D - 3·10−5, 3He - 2·10−5, 7Li - 10−9,

yang sesuai dengan data eksperimen tentang penentuan komposisi materi pada objek dengan pergeseran merah tinggi (berdasarkan garis pada spektrum quasar.

Nukleosintesis bintang adalah konsep kolektif reaksi nuklir pembentukan unsur-unsur yang lebih berat dari hidrogen, di dalam bintang, dan juga, pada tingkat kecil, di permukaannya.

Dalam kedua kasus tersebut, saya akan mengucapkan sebuah ungkapan yang mungkin bagi sebagian orang menghujat, sintesis dapat terjadi baik dengan melepaskan energi pengikat berlebih maupun dengan menyerap energi yang hilang. Oleh karena itu, lebih tepat untuk berbicara bukan tentang fusi termonuklir, tetapi tentang proses yang lebih umum - fusi nuklir.

Syarat adanya fusi nuklir

Kriteria yang terkenal adanya fusi termonuklir(Untuk Reaksi D-T), yang mungkin terjadi jika dua kondisi terpenuhi secara bersamaan:

di mana n adalah densitas plasma suhu tinggi, τ adalah waktu retensi plasma dalam sistem.

Kecepatan reaksi termonuklir tertentu terutama bergantung pada nilai kedua kriteria ini.

Saat ini (2012), fusi termonuklir terkendali belum dilakukan dalam skala industri. Pembangunan Reaktor Eksperimental Termonuklir Internasional (ITER) sedang dalam tahap awal. Dan ini bukan pertama kalinya tanggal peluncurannya ditunda.

Kriteria yang hampir sama, tetapi lebih umum, untuk sintesis inti perlu didekatkan pada jarak sekitar 10 −15 m, di mana aksi interaksi kuat akan melebihi gaya tolak-menolak elektrostatis.

Kondisi konversi

Kondisi untuk transformasi diketahui; ini adalah mendekatnya inti-inti pada jarak ketika gaya intranuklir mulai bekerja.

Namun syarat sederhana ini tidak mudah untuk dipenuhi.

Ada gaya Coulomb dari inti-inti bermuatan positif yang berpartisipasi dalam reaksi nuklir, yang harus diatasi untuk mendekatkan inti-inti tersebut ke jarak ketika gaya intranuklir mulai bekerja dan inti-inti tersebut bersatu.

Jika kita mengabstraksikan biaya energi yang diperlukan untuk hal ini, maka kita dapat dengan pasti mengatakan bahwa dengan mendekatkan dua inti atau lebih ke jarak kurang dari 1/2 diameter inti, kita akan membawanya ke keadaan di mana gaya intranuklir akan terjadi. mengarah pada fusi mereka. Akibat penggabungan tersebut, terbentuklah inti baru, yang massanya akan ditentukan oleh jumlah nukleon pada inti aslinya. Inti yang dihasilkan, jika terjadi ketidakstabilan, akibat peluruhan tertentu, akan mencapai keadaan stabil setelah beberapa waktu.

Biasanya, inti yang terlibat dalam proses fusi ada dalam bentuk ion yang kehilangan sebagian atau seluruh elektronnya.

Konvergensi inti dicapai dengan beberapa cara:

Memanaskan suatu zat untuk memberikan inti energi (kecepatan) yang diperlukan agar zat tersebut dapat mendekat,
Penciptaan tekanan sangat tinggi di area sintesis yang cukup untuk mendekatkan inti zat asli,
Penciptaan medan listrik eksternal di zona sintesis cukup untuk mengatasi gaya Coulomb,
Penciptaan medan magnet super kuat yang menekan inti zat aslinya.

Mengesampingkan terminologinya untuk saat ini, mari kita lihat apa itu fusi termonuklir.

Akhir-akhir ini kita jarang mendengar tentang penelitian fusi termonuklir “panas”.

Kita dilanda masalah-masalah kita sendiri, yang lebih penting bagi kita daripada bagi seluruh umat manusia. Ya, bisa dimaklumi, krisis terus berlanjut dan kita berusaha untuk bertahan.

Namun penelitian dan pekerjaan di bidang fusi termonuklir terus berlanjut. Ada dua bidang pekerjaan:

apa yang disebut fusi nuklir “panas”,
Fusi nuklir “dingin”, yang dikutuk oleh ilmu pengetahuan resmi.

Selain itu, perbedaan antara panas dan dingin hanya menggambarkan kondisi yang harus diciptakan agar reaksi-reaksi ini dapat terjadi.

Ini berarti bahwa dalam fusi nuklir “panas”, produk yang terlibat dalam reaksi termonuklir harus dipanaskan agar inti atomnya memiliki kecepatan (energi) tertentu untuk mengatasi penghalang Coulomb, sehingga menciptakan kondisi untuk terjadinya reaksi fusi nuklir.

Dalam kasus fusi nuklir “dingin”, fusi terjadi dalam kondisi normal eksternal (dirata-ratakan berdasarkan volume instalasi, dan suhu di zona fusi (dalam volume mikro) sepenuhnya sesuai dengan energi yang dilepaskan), tetapi sejak saat itu fakta fusi nuklir ada, syarat-syarat yang diperlukan untuk terjadinya fusi inti adalah sebagai berikut: juga terpenuhi. Seperti yang Anda pahami, reservasi dan klarifikasi tertentu diperlukan ketika berbicara tentang fusi nuklir “dingin”. Oleh karena itu, istilah “dingin” hampir tidak dapat diterapkan untuk hal ini; sebutan LENR (reaksi nuklir energi rendah) lebih tepat.

Namun, saya rasa Anda memahami bahwa reaksi termonuklir terjadi dengan pelepasan energi dan dalam kedua kasus tersebut, hasilnya adalah "panas" - yaitu pelepasan panas. Misalnya, selama fusi nuklir “dingin”, segera setelah jumlah peristiwa fusi menjadi cukup besar, suhu media aktif mulai meningkat.

Tanpa takut membosankan, saya ulangi, inti dari fusi nuklir adalah mendekatkan inti zat yang terlibat dalam reaksi ke jarak ketika gaya intranuklir mulai bekerja (mendominasi) pada atom-atom yang berpartisipasi dalam fusi nuklir, di bawah kondisi pengaruh penggabungan inti.

Fusi nuklir "panas".

Eksperimen dengan fusi nuklir “Panas” dilakukan di instalasi yang kompleks dan mahal yang menggunakan teknologi paling canggih dan memungkinkan plasma dipanaskan hingga suhu lebih dari 10 8 K dan menahannya dalam ruang vakum dengan bantuan medan magnet super kuat dalam waktu yang cukup lama (in instalasi industri ini harus dilakukan dalam mode kontinu - ini adalah seluruh waktu operasinya, dalam penelitian ini dapat berupa mode pulsa tunggal dan waktu yang diperlukan untuk terjadinya reaksi termonuklir, sesuai dengan kriteria Lawson (jika tertarik, lihat http://ru.wikipedia.org/wiki/ cari - Kriteria Lawson).

Ada beberapa jenis instalasi seperti itu, tetapi yang paling menjanjikan adalah instalasi tipe “TOKAMAK” - pesawat ruang angkasa roidal dengan kumparan magnet MA.

Proposal untuk menggunakan fusi termonuklir terkendali untuk keperluan industri dan skema khusus menggunakan isolasi termal plasma suhu tinggi oleh medan listrik pertama kali dirumuskan oleh fisikawan Soviet O. A. Lavrentiev dalam sebuah karyanya pada pertengahan 1950-an. Karya ini menjadi katalis untuk penelitian Soviet tentang masalah fusi termonuklir terkendali dan I. E. Tamm pada tahun 1951 mengusulkan modifikasi skema landasan teori reaktor fusi, dimana plasma akan berbentuk torus dan ditahan oleh medan magnet.

Istilah "tokamak" "kemudian ditemukan oleh I. N. Golovin, seorang mahasiswa Akademisi Kurchatov. Awalnya terdengar seperti "tokamag" - singkatan dari kata " Itu android ka ukuran tukang sulap

nitnaya", tetapi N.A. Yavlinsky, penulis sistem toroidal pertama, mengusulkan untuk mengganti "-mag" dengan "-mak" untuk merdu. Selanjutnya, versi ini dipinjam oleh semua bahasa. Tokamak pertama

dibangun pada tahun 1955, dan untuk waktu yang lama tokamak hanya ada di Uni Soviet. Baru setelah tahun 1968, ketika tokamak T-3 dibangun di Institut Energi Atom. I.V. Kurchatov, di bawah kepemimpinan Akademisi L.A. Artsimovich, suhu plasma 10 juta derajat tercapai, dan para ilmuwan Inggris dengan peralatan mereka mengkonfirmasi fakta ini, yang pada awalnya mereka menolak untuk percaya, ledakan tokamak yang nyata dimulai di dunia. Sejak tahun 1973, program penelitian fisika plasma pada tokamaks dipimpin oleh B.B. Kadomtsev.

Fisika resmi menganggap tokamak sebagai satu-satunya perangkat yang menjanjikan untuk menerapkan fusi termonuklir terkendali.

Saat ini (2011), fusi termonuklir terkendali belum dilakukan dalam skala industri. Pembangunan Reaktor Eksperimental Termonuklir Internasional (ITER) sedang dalam tahap awal. (Desain selesai) Proyek mengulangi - jalur -
proyek reaktor termonuklir eksperimental internasional.
Desain reaktor telah selesai sepenuhnya dan lokasi pembangunannya telah dipilih di selatan Prancis, 60 km dari Marseille, di wilayah pusat penelitian Cadarache.	Paket saat ini:
2007-2019	2010-2022	Tanggal asli, tahun
2026	2029	Tanggal baru, tahun
2019-2037	2022 - 2040	masa pembangunan reaktor.
Reaksi fusi pertama	2043	percobaan diharapkan, setelah itu proyek akan ditutup,
Setelah tahun 2040
Rusia, Amerika Serikat, Cina, UE, Republik Korea, India dan Jepang berpartisipasi dalam proyek ITER. Karena reaktor akan dibangun di wilayah Uni Eropa, maka akan membiayai 40% biaya proyek. Negara-negara peserta yang tersisa membiayai 10% proyek tersebut. Awalnya, total biaya program ini diperkirakan mencapai 13 miliar euro. Dari jumlah tersebut, 4,7 miliar akan dihabiskan untuk pembangunan modal pabrik percontohan. Tenaga termonuklir reaktor ITER akan menjadi 500 MW. Selanjutnya, biayanya meningkat menjadi 15 miliar euro, jumlah yang sama akan dibutuhkan untuk penelitian. Jepang sebelumnya telah memulai pembangunan ITER di utara Pulau Honshu di kota Rokkase, Prefektur Aomori, namun Tokyo terpaksa meninggalkannya. konstruksi diri reaktor, karena diperlukan investasi sebesar 600-800 miliar yen (sekitar $6-8 miliar) dalam proyek tersebut.

Fusi nuklir "dingin".

Apa yang disebut fusi nuklir “dingin” (seperti yang telah saya katakan, itu dingin selama jumlah peristiwa fusi-fusi kecil), meskipun sikap ilmu pengetahuan resmi, juga mempunyai tempat.

Logikanya, kondisi untuk mendekatkan inti atom dapat dicapai dengan cara lain. Sejauh ini kita tidak dapat memahami fisika dari proses yang terjadi di mikrokosmos, menjelaskannya, dan oleh karena itu memperoleh pengulangan eksperimen sebagai hasil penerapan praktis.

Ada bukti penting terjadinya reaksi nuklir.

Dalam banyak percobaan, tanda-tanda karakteristik fusi nuklir telah dicatat (baik secara individu maupun kombinasi): pelepasan neutron, pelepasan panas, radiasi samping, produk fusi nuklir.

Logikanya menunjukkan kemungkinan adanya energi nuklir tanpa pelepasan neutron, radiasi samping, dan bahkan dengan penyerapan energi. Namun selalu ada kemunculan unsur kimia baru dalam produk fusi nuklir.

Misalnya, reaksi nuklir dapat berlangsung tanpa neutron dan radiasi lainnya

D + 6Li → 2 + 22,4 MeV

Apalagi fenomena serupa telah terekam di alam.

Fusi nuklir selama pembelahan materi

Peluruhan radioaktif.

Di alam, sintesis unsur kimia baru dalam proses peluruhan radioaktif telah diketahui.

Peluruhan radioaktif (dari lat. radius"balok" dan aktivitas"efektif") - perubahan spontan dalam komposisi inti atom yang tidak stabil (muatan Z, nomor massa A) melalui emisi partikel elementer atau fragmen nuklir. Proses peluruhan radioaktif disebut juga radioaktivitas, dan unsur-unsur yang bersangkutan disebut radioaktif.

Zat yang mengandung inti radioaktif disebut juga radioaktif.

Telah ditetapkan bahwa semua unsur kimia dengan nomor seri lebih besar dari 82 adalah radioaktif (yaitu, dimulai dengan bismut), dan banyak unsur yang lebih ringan (prometium dan teknesium tidak memiliki isotop stabil, dan beberapa unsur, seperti indium, kalium atau kalsium, ada yang alami, ada yang stabil, ada yang radioaktif).

Jenis peluruhan radioaktif

Pemisahan materi, 238 U 238 Reaksi nuklir fisi inti Uranus kamu

juga dapat dikaitkan dengan reaksi fusi nuklir, dengan perbedaan bahwa sintesis inti yang lebih ringan terjadi selama satu atau beberapa pembelahan inti 238 U yang berat. Dalam hal ini, energi dilepaskan yang digunakan dalam energi nuklir. Tapi saya tidak akan berbicara di sini tentang reaksi berantai, reaktor nuklir...

Apa yang telah dikatakan sudah cukup untuk mengklasifikasikan reaksi fisi nuklir sebagai reaksi fusi nuklir.

Transmutasi materi

Kata transmutasi, yang sangat tidak disukai oleh ilmu pengetahuan resmi, mungkin karena digunakan secara aktif oleh para alkemis di masa lalu (ketika belum ada gelar akademis), masih sepenuhnya mencerminkan proses transformasi materi. Perubahan

(dari lat. trans - melalui, melalui, untuk; lat. mutatio - ubah, ubah)

Mengubah satu objek menjadi objek lainnya. Istilah ini memiliki beberapa arti, namun kami akan menghilangkan arti yang tidak relevan dengan topik kami: Transmutasi dalam fisika

- transformasi atom suatu unsur kimia menjadi unsur lain sebagai akibat peluruhan radioaktif inti atau reaksi nuklirnya; Saat ini istilah tersebut jarang digunakan dalam fisika.

Dan mungkin kata "transformasi" bagi mereka tampaknya mirip dengan kata "ajaib", tetapi ada "transformasi" alami dari isotop beberapa unsur kimia menjadi unsur kimia lain yang dapat dimengerti oleh semua orang.

Di antara unsur-unsur radioaktif alam yang berat, diketahui 3 famili: 238 92 U, 235 92 U, 232 90 U, setelah serangkaian peluruhan α dan β berturut-turut, mereka berubah menjadi stabil 206 82 Pb, 207 82 Pb, 208 82 Pb.

Dan sejumlah lainnya [L. 5]:

Dan kata transformasi sangat berguna di sini.

Di sini kita tidak bisa tidak menyebutkan pekerjaan pemurnian air limbah industri yang dilakukan oleh A.V. Vachaev [L.7], yang mengarah pada penemuan efek fusi nuklir yang benar-benar baru, eksperimen L.I mengkonfirmasi kemungkinan transformasi nuklir (transmutasi ) dan penelitian yang dilakukan oleh V.A. Pankov, B.P. Kuzmin [L.10], yang sepenuhnya mengkonfirmasi hasil A.L. Vachaev tentang transformasi materi menjadi pelepasan listrik. Namun Anda dapat melihat karya mereka secara detail menggunakan tautan.

Para peneliti sedang mendiskusikan kemungkinan transformasi suatu zat pada tumbuhan.

Istilah "Transmutasi" juga dapat digunakan untuk menggambarkan sintesis unsur-unsur superberat.

Sintesis unsur-unsur superberat juga merupakan fusi nuklir

Pertama Unsur transuranium (TE) disintesis pada awal tahun 40an. abad ke-20 di Berkeley (AS) oleh sekelompok ilmuwan yang dipimpin oleh E. Macmillan dan G. Seaborg, yang dianugerahi Hadiah Nobel untuk penemuan dan studi unsur-unsur tersebut. Beberapa metode sintesis diketahui TE. Mereka melakukan penyinaran target dengan fluks neutron atau partikel bermuatan. Jika U digunakan sebagai target, maka dengan bantuan fluks neutron kuat yang dihasilkan di reaktor nuklir atau selama ledakan perangkat nuklir, semua dapat diperoleh TE hingga Fm (Z = 100) inklusif. Proses fusi terdiri dari penangkapan neutron secara berurutan, dengan setiap tindakan penangkapan disertai dengan peningkatan nomor massa A, yang mengarah ke peluruhan β dan peningkatan muatan inti Z, atau penangkapan seketika a sejumlah besar neutron (ledakan) dengan rantai β yang panjang - meluruh. Kemampuan metode ini terbatas; metode ini tidak memungkinkan untuk memperoleh inti dengan Z > 100. Alasannya adalah kerapatan fluks neutron yang tidak mencukupi, rendahnya kemungkinan menangkap sejumlah besar neutron, dan (yang paling penting) peluruhan radioaktif yang sangat cepat dari inti dengan Z. > 100.

Untuk sintesis jauh TE Ada dua jenis reaksi nuklir yang digunakan - fusi dan fisi. Dalam kasus pertama, inti target dan ion yang dipercepat bergabung sepenuhnya, dan kelebihan energi dari inti senyawa tereksitasi yang dihasilkan dihilangkan melalui “penguapan” (pelepasan) neutron. Saat menggunakan ion C, O, Ne dan target Pu, Cm, Cf, inti senyawa yang sangat tereksitasi akan terbentuk (energi eksitasi ~ 40-60 MeV). Setiap neutron yang menguap mampu membawa energi rata-rata sekitar 10-12 MeV dari inti, oleh karena itu, untuk “mendinginkan” inti senyawa, harus dipancarkan hingga 5 neutron. Proses fisi inti yang tereksitasi bersaing dengan penguapan neutron. Untuk unsur dengan Z = 104-105, kemungkinan penguapan satu neutron adalah 500-100 kali lebih kecil daripada kemungkinan fisi. Hal ini menjelaskan rendahnya hasil unsur-unsur baru: proporsi inti yang “bertahan” akibat penghilangan eksitasi hanya 10-8-10-10 dari jumlah total inti target yang bergabung dengan partikel. Inilah alasan mengapa hanya 5 unsur baru (Z = 102-106) yang telah disintesis selama 20 tahun terakhir.

Sebuah metode baru untuk sintesis sel bahan bakar telah dikembangkan di JINR, berdasarkan reaksi fusi nuklir, dengan inti stabil padat dari isotop Pb digunakan sebagai target, dan ion Ar, Ti, Cr yang relatif berat sebagai partikel pemboman. Energi ion berlebih dihabiskan untuk “membongkar” inti senyawa, dan energi eksitasinya rendah (hanya 10-15 MeV). Untuk menghilangkan eksitasi sistem nuklir seperti itu, penguapan 1-2 neutron sudah cukup. Hasilnya adalah kemajuan yang sangat nyata dalam produksi sel bahan bakar baru.

Metode ini digunakan untuk mensintesis sel bahan bakar dengan Z = 100, Z = 104 dan Z = 106.

Untuk mensintesis sel bahan bakar, upaya sedang dilakukan dengan menggunakan reaksi (fusi) inti titanium-50 dan californium-249. Menurut perhitungan, kemungkinan terbentuknya inti unsur 120 di sana sedikit lebih tinggi.

Keadaan inti yang stabil

Kehadiran isotop berumur pendek dan berumur panjang, inti stabil dan pengetahuan modern tentang strukturnya menunjukkan ketergantungan dan kombinasi tertentu dari jumlah nukleon dalam inti, yang memberi mereka kemampuan untuk hidup dalam periode yang disebutkan di atas.

Hal ini juga dibuktikan dengan tidak adanya unsur kimia lainnya.

Logikanya menunjukkan adanya hukum yang menentukan komposisi nukleonik spesifik inti (mirip dengan kulit elektronnya).

Atau dengan kata lain, pembentukan inti terjadi menurut ketergantungan terkuantisasi tertentu, yang mirip dengan kulit elektron.

Tidak mungkin ada inti (atom) unsur kimia yang stabil (berumur panjang) lainnya.

Pada saat yang sama, hal ini tidak menyangkal kemungkinan adanya kombinasi nukleon lain dan jumlahnya dalam nukleus. Namun umur inti tersebut sangat terbatas.

Adapun inti (atom) tidak stabil (berumur pendek), maka dalam kondisi tertentu dapat terdapat inti dengan kombinasi nukleon yang berbeda dan jumlahnya di dalam inti, dibandingkan dengan inti stabil dan kombinasinya yang beragam. 2, 8, 20, 28, 50, 82, 114, 126 Pengamatan menunjukkan bahwa seiring bertambahnya jumlah nukleon (proton atau neutron) dalam inti, terdapat angka-angka tertentu yang energi ikat nukleon berikutnya dalam inti jauh lebih kecil dibandingkan energi ikat nukleon berikutnya dalam inti. 2, 8, 20, 28, 50, 82 , 126 Inti atom yang mengandung angka ajaib sangat stabil.

, 164 untuk proton dan

, 184, 196, 228, 272, 318 untuk neutron. (Angka ajaib ganda disorot dalam huruf tebal, yaitu angka ajaib untuk proton dan neutron)

Model cangkang inti sebenarnya merupakan skema semi-empiris yang memungkinkan untuk memahami beberapa keteraturan dalam struktur inti, tetapi tidak mampu menggambarkan sifat-sifat inti secara kuantitatif secara konsisten. Secara khusus, mengingat kesulitan-kesulitan di atas, tidak mudah untuk secara teoritis menentukan urutan pengisian kulit, dan, akibatnya, “angka ajaib” yang dapat berfungsi sebagai analogi periode tabel periodik atom. Urutan pengisian cangkang bergantung, pertama, pada sifat medan gaya, yang menentukan keadaan masing-masing partikel kuasi, dan, kedua, pada pencampuran konfigurasi. Yang terakhir ini biasanya diperhitungkan hanya untuk cangkang yang tidak terisi. Bilangan ajaib yang diamati secara eksperimental yang umum untuk neutron dan proton (2, 8, 20, 28, 40, 50, 82, 126) sesuai dengan keadaan kuantum kuasipartikel yang bergerak dalam sumur potensial persegi panjang atau osilasi dengan interaksi spin-orbit (itu adalah karena itu angka 28, 40, 82, 126)

Fisika dunia mikro dan nanodetik

Hukum fisika sama di mana pun dan tidak bergantung pada ukuran sistem tempat hukum tersebut beroperasi. Dan kita tidak bisa membicarakan fenomena anomali. Setiap anomali menunjukkan kurangnya pemahaman kita tentang proses yang sedang berlangsung dan esensi dari fenomena tersebut. Hanya dalam setiap kasus mereka dapat memanifestasikan dirinya secara berbeda, karena setiap situasi menentukan kondisi batasnya sendiri.

Misalnya:

Dalam skala kosmik, terjadi pergerakan materi yang kacau balau.
Dalam skala galaksi, kita melihat pergerakan materi yang teratur.
Ketika volume yang dipertimbangkan diperkecil menjadi seukuran planet, pergerakan materi juga teratur, tetapi sifatnya berubah.
Jika memperhatikan volume gas dan cairan yang mengandung gugus atom atau molekul, maka pergerakan zat menjadi kacau (gerak Brown).
Dalam volume yang sepadan dengan ukuran atom atau kurang, materi kembali memperoleh pergerakan yang terorganisir.

Oleh karena itu, dengan mempertimbangkan kondisi batas, seseorang dapat menemukan fenomena dan proses yang sama sekali tidak biasa bagi persepsi kita.

Seperti yang dikatakan oleh salah satu filsuf kuno: “Yang sangat kecil bisa menjadi sangat besar.” Untuk memparafrasekannya, kita dapat mengatakan tentang materi, “Di dalam benda yang sangat kecil terdapat sesuatu yang sangat besar…” Alih-alih elipsis, tuliskan: tekanan, suhu, kuat medan listrik atau magnet.

Dan hal ini dibuktikan dengan data yang tersedia tentang besarnya energi ikatan molekul, Coulomb, gaya intranuklir (energi ikat nukleon dalam inti).

Oleh karena itu, dalam mikrokosmos, tekanan ultra-tinggi, kekuatan medan listrik dan magnet ultra-tinggi, serta suhu ultra-tinggi dimungkinkan. Hal yang baik tentang penggunaan kemampuan volume mikro (dunia) adalah bahwa memperoleh nilai tambahan ini, seringkali, tidak memerlukan biaya energi yang besar.

Beberapa contoh yang menunjukkan tanda-tanda fusi nuklir:

1. Pada tahun 1922, Wendt dan Airion mempelajari ledakan listrik kawat tungsten tipis dalam ruang hampa. Hasil utama dari percobaan ini adalah munculnya sejumlah helium secara makroskopis - para peneliti menerima sekitar satu sentimeter kubik gas (dalam kondisi normal) per tembakan, yang memberi mereka alasan untuk berasumsi bahwa reaksi fisi inti tungsten sedang terjadi.

Dalam percobaan Arata tahun 2008, seperti pada percobaan Fleischner-Pons tahun 1989, kisi kristal paladium dijenuhkan dengan deuterium. Akibatnya, terjadi pelepasan panas yang tidak normal, yang berlanjut di Arata selama 50 jam setelah pasokan deuterium dihentikan. Fakta bahwa ini adalah reaksi nuklir dibuktikan dengan adanya helium dalam produk reaksi, yang sebelumnya tidak ada.
Reaktor M.I. Solina (Ekaterinburg) adalah tungku peleburan vakum konvensional, dimana zirkonium dilebur oleh berkas elektron dengan tegangan percepatan 30 kV [Solin 2001]. Pada massa tertentu logam cair reaksi dimulai yang disertai dengan efek elektromagnetik anomali, pelepasan energi melebihi masukan, dan setelah menganalisis sampel logam yang baru dipadatkan, unsur kimia “alien” dan formasi struktur aneh ditemukan di sana.
Di penghujung tahun 90-an L.I. Urutskoev (perusahaan RECOM, anak perusahaan Institut Kurchatov) memperoleh hasil yang tidak biasa dari ledakan listrik titanium foil di dalam air. Di sini penemuan itu dilakukan oleh skema klasik- hasil eksperimen biasa ternyata tidak masuk akal (keluaran energi dari ledakan listrik terlalu besar), dan tim peneliti memutuskan untuk mencari tahu apa yang sedang terjadi. Apa yang mereka temukan sangat mengejutkan mereka.
N.G.
Di Kyiv, di laboratorium fisik swasta "Proton-21" (http://proton-21.com.ua/) di bawah kepemimpinan S.V. Adamenko, bukti eksperimental degenerasi nuklir suatu logam di bawah pengaruh berkas elektron yang koheren telah diperoleh. Sejak tahun 2000, ribuan eksperimen (“tembakan”) telah dilakukan pada target berbentuk silinder dengan diameter kecil (sekitar satu milimeter), yang masing-masingnya terjadi ledakan. bagian dalam target, dan produk ledakan mengandung hampir seluruh bagian stabil dari tabel periodik, dan dalam jumlah makroskopis, serta unsur stabil superberat yang diamati untuk pertama kalinya dalam sejarah sains.
Fusi nuklir dingin, Koldamasov A.I., 2005, Ketika mengidentifikasi sifat emisi beberapa bahan dielektrik pada instalasi hidrodinamik untuk uji kavitasi (lihat a/cv 2 334405), ditemukan bahwa ketika cairan dielektrik yang berdenyut dengan frekuensi denyut sekitar 1 kHz mengalir melalui lubang bundar, sebuah muatan listrik kepadatan tinggi dengan potensi relatif terhadap bumi lebih dari 1 juta volt. Jika Anda menggunakan campuran air ringan dan berat tanpa pengotor sebagai fluida kerja dengan resistivitas minimal 10 31 Ohm*m, di medan muatan ini Anda dapat mengamati reaksi nuklir, yang parameternya mudah diatur. Dengan perbandingan berat air ringan dan air berat 100:1, teramati sebagai berikut: fluks neutron 40 hingga 50 neutron per detik melalui penampang 1 cm 2, kekuatan 3 MEV, radiasi sinar-X dari 0,9 hingga 1 μR/detik pada energi radiasi 0,3-0 ,4 MEV, helium terbentuk, panas dilepaskan. Berdasarkan totalitas fenomena yang diamati, kita dapat menyimpulkan bahwa sedang terjadi reaksi nuklir. Dalam kasus khusus ini, diameter lubang pada perangkat throttle adalah 1,2 mm, panjang saluran adalah 25 mm, penurunan pada perangkat throttle adalah 40-50 MPa, dan aliran fluida melalui perangkat throttle adalah 180- 200 gram/detik. Per unit daya yang dikeluarkan, 20 unit daya berguna dilepaskan dalam bentuk radiasi dan pelepasan panas. Menurut saya, reaksi fusi nuklir terjadi seperti ini: Aliran fluida bergerak melalui suatu saluran. Ketika atom deuterium mendekati suatu muatan, di bawah pengaruhnya mereka kehilangan elektron dari orbitnya.” Inti deuterium, yang bermuatan positif, di bawah pengaruh medan muatan ini ditolak ke tengah lubang dan ditahan oleh medan muatan positif cincin. Konsentrasi inti menjadi cukup untuk terjadinya tumbukan, dan impuls energi yang diterima dari muatan positif begitu besar sehingga penghalang Coulomb dapat diatasi. Inti atom mendekat, berinteraksi, dan terjadilah reaksi nuklir.
Di laboratorium “Energi dan teknologi transisi struktural” Ph.D. A.V. Vachaev di bawah bimbingan Doktor Ilmu Teknik. Sejak tahun 1994, N.I. Ivanova telah meneliti kemungkinan mendisinfeksi air limbah industri dengan memaparkannya pada pembentukan plasma yang intens. Dia bekerja dengan materi dalam keadaan agregasi yang berbeda. Disinfeksi lengkap air limbah terungkap dan efek sampingnya terdeteksi. Yang paling sukses titik listrik suspensi serbuk logam terbentuk, yang asal usulnya tidak dapat dijelaskan selain melalui proses transmutasi nuklir dingin. Selama beberapa tahun, fenomena baru ini secara konsisten direproduksi dengan berbagai modifikasi instalasi, dalam solusi yang berbeda, prosesnya didemonstrasikan kepada komisi resmi dari Chelyabinsk dan Moskow, dan sampel sedimen yang dihasilkan didistribusikan.
Fisikawan muda I.S. Filimonenko menciptakan pembangkit listrik hidrolisis yang dirancang untuk memperoleh energi dari reaksi fusi nuklir “hangat” yang terjadi pada suhu hanya 1150 °C. Bahan bakar reaktornya adalah air berat. Reaktornya adalah pipa logam dengan diameter 41 mm dan panjang 700 mm, terbuat dari bahan alloy yang mengandung beberapa gram paladium.
Instalasi ini lahir sebagai hasil penelitian yang dilakukan pada tahun 50-an di Uni Soviet sebagai bagian dari program negara kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi. Pada tahun 1989, diputuskan untuk membangun kembali 3 pembangkit listrik hidrolisis termionik dengan kapasitas masing-masing 12,5 kW di NPO Luch dekat Moskow. Keputusan ini segera dilaksanakan di bawah kepemimpinan I.S. Filimonenko. Ketiga instalasi tersebut dipersiapkan untuk operasi uji coba pada tahun 1990. Pada saat yang sama, untuk setiap kilowatt yang dihasilkan oleh pembangkit listrik fusi termal, hanya terdapat 0,7 gram paladium, yang ternyata kemudian, cahayanya tidak menyatu seperti a baji.
Efek peningkatan hasil neutron yang tidak wajar telah berulang kali diamati dalam eksperimen pemecahan es deuterium. Pada tahun 1986, akademisi B.V. Deryagin dan rekan-rekannya menerbitkan artikel yang berisi hasil serangkaian eksperimen penghancuran target es yang berat menggunakan pemukul logam. Dalam karya ini, dilaporkan bahwa ketika menembaki target yang terbuat dari es berat D 2 O pada kecepatan pin penembakan awal 100, 200 m/s, masing-masing tercatat 0,4, 0,08 jumlah neutron. Saat menembak sasaran dari es biasa
Lonjakan minat terhadap masalah yang sedang dibahas baru muncul setelah M. Fleischman dan S. Pons, pada konferensi pers pada tanggal 23 Maret 1989, mengumumkan penemuan mereka tentang fenomena baru dalam sains, yang sekarang dikenal sebagai fusi nuklir dingin (atau fusi di suhu kamar). Mereka menjenuhkan paladium secara elektrolitik dengan deuterium (sederhananya, mereka mereproduksi hasil serangkaian karya I.S. Filimonenko, yang dapat diakses oleh S. Pons) - mereka melakukan elektrolisis dalam air berat dengan katoda paladium. Dalam hal ini, pelepasan panas berlebih, produksi neutron, dan pembentukan tritium diamati. Pada tahun yang sama, hasil serupa dilaporkan dalam karya S. Jones, E. Palmer, J. Zirra dkk.
Eksperimen oleh I.B. Savvatimova
Eksperimen oleh Yoshiaki Arata. Di hadapan penonton yang tercengang, pelepasan energi dan pembentukan helium, yang tidak diatur oleh hukum fisika yang diketahui, diperlihatkan. Dalam percobaan Arata-Zhang, bubuk yang digiling hingga ukuran 50 angstrom, terdiri dari nanokluster paladium yang tersebar di dalam matriks ZrO 2, ditempatkan dalam sel khusus. Bahan awal diperoleh dengan menganil paduan paladium amorf dengan zirkonium Zr 65 Pd 35. Setelah ini, di sel di bawah tekanan tinggi gas deuterium dipompa masuk.

Kesimpulan

Kesimpulannya kita dapat mengatakan:

Semakin besar volume wilayah di mana fusi nuklir terjadi (dengan kepadatan zat awal yang sama), semakin besar konsumsi energi untuk permulaannya dan, karenanya, semakin besar pula keluaran energinya. Belum lagi biaya finansial yang juga sebanding dengan luas wilayah kerja.

Ini tipikal untuk fusi “Panas”. Pengembang berencana menggunakannya untuk menghasilkan listrik ratusan megawatt.

Pada saat yang sama, ada cara yang berbiaya rendah (di semua bidang di atas). Namanya L ERN.

Ia menggunakan kemampuan untuk mencapai kondisi yang diperlukan untuk fusi nuklir dalam volume mikro dan memperoleh daya yang kecil namun cukup (hingga satu megawatt) untuk memenuhi banyak kebutuhan. Dalam beberapa kasus, konversi energi secara langsung menjadi energi listrik dimungkinkan. Benarkah, akhir-akhir ini

, kekuatan seperti itu seringkali tidak menarik bagi para insinyur listrik, yang menara pendinginnya mengirimkan daya yang jauh lebih besar ke atmosfer.“panas” dan beberapa varian fusi nuklir “dingin”, masalah menghilangkan produk fisi dari wilayah kerja tetap ada. Hal ini diperlukan karena mereka mengurangi konsentrasi zat awal yang terlibat dalam fusi nuklir. Hal ini mengarah pada pelanggaran kriteria Lawson dalam fusi nuklir “panas” dan “kepunahan” reaksi fusi. Dalam fusi nuklir “dingin”, dalam kasus sirkulasi bahan awal, hal ini tidak terjadi.

Literatur:

Barang no.	data artikel	Link
1	Tokamak,	http://ru.wikipedia.org/wiki/Tokamak
2	I-07.pdf*
6	DETEKSI EKSPERIMENTAL RADIASI “ANeh” DAN TRANSFORMASI UNSUR KIMIA, L.I. Urutskoev, V.I. Liksonov, V.G. Tsinoev** "RECOM" RRC "Kurchatov Institute", 28 Maret 2000	http://jre.cplire.ru/jre/mar00/4/text.html
7	Transmutasi materi menurut Vachaev - Grinev	http://rulev-igor.narod.ru/theme_171.html
8	TENTANG MANIFESTASI REAKSI FUSI NUKLIR DINGIN DI LINGKUNGAN BERBEDA. Mikhail Karpov	http://www.sciteclibrary.ru/rus/catalog/pages/8767.html
9	Fisika Nuklir di Internet, Angka Ajaib, bab dari "Inti Eksotis" BS Ishkhanov, E.I. Kabin	http://nuclphys.sinp.msu.ru/exotic/e08.html
10	Teknik demonstrasi sintesis unsur dari air dalam plasma pelepasan listrik, Pankov V.A., Ph.D.; Kuzmin B.P., Ph.D. Institut Metalurgi, Cabang Ural dari Akademi Ilmu Pengetahuan Rusia	http://model.susu.ru/transmutation/20090203.htm
11	Metode A.V. Vachaeva - N.I. Ivanova	http://model.susu.ru/transmutation/0004.htm
12

Setelah penemuan fisi nuklir, ditemukan proses sebaliknya: fusi nuklir- ketika inti-inti ringan bergabung membentuk inti-inti yang lebih berat.

Proses fusi nuklir terjadi di Matahari - empat isotop hidrogen (hidrogen-1) bergabung membentuk helium-4, melepaskan energi dalam jumlah besar.

Di Bumi, reaksi fusi menggunakan isotop hidrogen: deuterium (hidrogen-2) dan tritium (hidrogen-3):

3 1 H + 2 1 H → 4 2 Dia + 1 0 n

Fusi nuklir, seperti fisi nuklir, tidak terkecuali. Reaksi ini mendapat penerapan praktis pertamanya dalam bom hidrogen, konsekuensi ledakannya telah dijelaskan sebelumnya.

Jika para ilmuwan telah belajar mengendalikan reaksi berantai fisi nuklir, maka pengendalian energi yang dilepaskan dari fusi nuklir masih merupakan impian belaka.

Penerapan praktis fisi energi nuklir di pembangkit listrik tenaga nuklir memiliki kelemahan yang signifikan - pembuangan limbah nuklir bekas. Mereka bersifat radioaktif dan menimbulkan bahaya bagi organisme hidup, dan waktu paruhnya cukup lama - beberapa ribu tahun (selama ini, limbah radioaktif akan menimbulkan bahaya).

Fusi nuklir tidak menghasilkan limbah berbahaya - inilah salah satu keuntungan utama penggunaannya. Memecahkan masalah pengendalian fusi nuklir akan menyediakan sumber energi yang tidak ada habisnya.

Sebagai hasil dari solusi praktis untuk masalah ini, instalasi TOKAMAK telah dibuat.

Kata "TOKAMAK" - menurut versi yang berbeda, dapat merupakan singkatan dari kata TOROIDAL, CHAMBER, Magnetic Coils, atau singkatan yang diadaptasi untuk memudahkan pengucapan dari Toroidal Chamber with Magnetic Field, yang menggambarkan elemen utama dari perangkap magnet yang ditemukan ini oleh A.D. Sakharov pada tahun 1950. Diagram TOKAMAK ditunjukkan pada gambar:

TOKAMAK pertama dibangun di Rusia di Institut Energi Atom yang dinamai I.V. Kurchatov pada tahun 1956

Agar pengoperasian instalasi TOKAMAK berhasil, ada tiga masalah yang harus diselesaikan.

Tugas 1. Suhu. Proses fusi nuklir memerlukan energi aktivasi yang sangat tinggi. Isotop hidrogen harus dipanaskan hingga suhu sekitar 40 juta K - suhu ini lebih tinggi dari suhu Matahari!

Pada suhu ini, elektron “menguap” - hanya plasma bermuatan positif yang tersisa - inti atom dipanaskan hingga suhu tinggi.

Para ilmuwan mencoba memanaskan zat tersebut hingga suhu tersebut menggunakan medan magnet dan laser, namun sejauh ini tidak berhasil.

Tugas 2. Waktu. Agar reaksi fusi nuklir dapat dimulai, inti-inti bermuatan harus berada pada jarak yang cukup dekat satu sama lain pada T = 40 juta K untuk waktu yang cukup lama - sekitar satu detik.

Tugas 3. Plasma. Sudahkah Anda menemukan pelarut absolut? Luar biasa! Tapi izinkan saya bertanya - di mana Anda akan menyimpannya?

Selama fusi nuklir, suatu zat berada dalam keadaan plasma pada suhu yang sangat tinggi. Namun dalam kondisi seperti itu, zat apa pun akan berbentuk gas. Jadi bagaimana Anda “menyimpan” plasma?

Karena plasma mempunyai muatan, medan magnet dapat digunakan untuk membatasinya. Namun sayang, para ilmuwan belum berhasil menciptakan “labu magnet” yang andal.

Menurut perkiraan paling optimis, para ilmuwan akan membutuhkan waktu 30-50 tahun untuk menciptakan sumber energi ramah lingkungan yang berfungsi - "batu nisan" bagi para raja minyak dan gas. Namun, bukan fakta bahwa pada saat itu umat manusia tidak akan menghabiskan cadangan minyak dan gasnya.

Anda mungkin tertarik dengan materi berikut