Chimie pentru neinițiațiatori

Cum se nasc elementele?

În Soare au loc o serie de reacții care nu pot fi reproduse pe Pământ. Unele dintre aceste reacții implică formarea de elemente mari din elemente mai mici. Până în prezent, am putut observa doar formarea de elemente foarte mici aici pe Pământ. Secvența de reacție observată pare a fi următoarea: Atomii de hidrogen-1 se ciocnesc pentru a forma izotopi mai mari de hidrogen, hidrogen-2 (deuteriu) și hidrogen-3 (tritiu). În acest proces, se formează pozitroni și raze gamma. Positronii se vor ciocni cu orice electroni disponibili și se vor anihila, producând mai multe raze gamma. În acest proces, se produc cantități enorme de energie pentru a ne menține căldura și pentru a continua alimentarea reacțiilor.

Fuziune nucleară

În contrast cu fisiunea nucleară, care are ca rezultat formarea unor izotopi mai mici din izotopi mai mari, scopul fuziunii nucleare este de a produce materiale mai mari din ciocnirea unor atomi mai mici. Forțarea atomilor mai mici împreună duce la o împachetare mai strânsă și la eliberarea de energie. După cum se vede în figura 1, energia este eliberată în formarea atomului mai mare, heliu (He), din fuziunea hidrogenului-2 și a hidrogenului-3, precum și din expulzarea unui neutron.

Această eliberare de energie este ceea ce determină astăzi cercetarea reactoarelor de fuziune. Dacă o astfel de reacție ar putea fi realizată eficient pe Pământ, ar putea oferi o sursă curată de energie nucleară. Spre deosebire de reacțiile de fisiune, fuziunea nucleară nu produce produse radioactive care să reprezinte un pericol pentru sistemele vii.

Reacțiile de fuziune nucleară în laborator au fost extraordinar de dificil de realizat. Sunt necesare temperaturi extrem de ridicate (de ordinul milioanelor de grade). Trebuie dezvoltate metode pentru a forța atomii să se unească și a-i menține împreună suficient de mult timp pentru a reacționa. Neutronii eliberați în timpul reacțiilor de fuziune pot interacționa cu atomii din reactor și îi pot transforma în materiale radioactive. S-au înregistrat unele succese în domeniul reacțiilor de fuziune nucleară, dar călătoria către o energie de fuziune fezabilă este încă una lungă și incertă.

Rezumat

• Se descrie procesul de fuziune nucleară.
• Sunt date exemple de reacții de fuziune nucleară.

Exercițiu

Citiți materialul de mai jos și răspundeți la următoarele întrebări:

http://science.howstuffworks.com/fusion-reactor.htm

1. Ce temperaturi sunt necesare pentru ca fuziunea să aibă loc?
2. De ce este necesară o presiune ridicată?
3. Ce face un reactor cu confinare magnetică?
4. Cum funcționează o metodă de confinare inerțială?

Revizuire

1. Ce este fuziunea nucleară?
2. De ce este fuziunea nucleară de interes în prezent?
3. Care este o problemă a studiului fuziunii nucleare în laborator?

Glosar

.