Fuzijska energija

Fuziona energija je predloženi oblik proizvodnje energije koja bi proizvodila električnu energiju korištenjem toplote iz reakcija nuklearne fuzije. U procesu fuzije, dva lakša atomska jezgra spajaju se da tvore teže jezgro, oslobađajući energiju. Uređaji namijenjeni iskorištavanju ove energije poznati su kao fuzijski reaktori.

Zajednički evropski eksperiment magnetne fuzije Torus (JET) 1991

Fuzijski procesi zahtijevaju gorivo i zatvoreno okruženje s dovoljnom temperaturom, pritiskom i vremenom zatvaranja za stvaranje plazme u kojoj može doći do fuzije. Kombinacija ovih brojki koja rezultira sistemom za proizvodnju energije poznata je kao Lawsonov kriterij. U zvijezdama je najčešće gorivo vodik, a gravitacija osigurava izuzetno dugo vrijeme zatvaranja koje dostiže uvjete potrebne za proizvodnju fuzijske energije. Predloženi fuzijski reaktori općenito koriste izotope vodika, kao što su deuterij i tricij (a posebno mješavinu ova dva ), koji reagiraju lakše od vodika i omogućuju im da ispune zahtjeve Lawsonovog kriterija u manje ekstremnim uvjetima. Većina dizajna nastoji zagrijati svoje gorivo na oko 100 miliona stepeni, što predstavlja veliki izazov u stvaranju uspješnog dizajna.

Očekuje se da će nuklearna fuzija kao izvor energije imati mnoge prednosti u odnosu na fisiju. To uključuje smanjenu radioaktivnost u radu i malo nuklearnog otpada visokog nivoa, velike zalihe goriva i povećanu sigurnost. Međutim, pokazalo se da je potrebnu kombinaciju temperature, pritiska i trajanja teško proizvesti na praktičan i ekonomičan način. Istraživanje fuzijskih reaktora počelo je 1940-ih, ali do danas nijedan dizajn nije proizveo više izlazne snage fuzije od ulazne električne energije. Drugo pitanje koje utiče na uobičajene reakcije je upravljanje neutronima koji se oslobađaju tokom reakcije, a koji vremenom razgrađuju mnoge uobičajene materijale koji se koriste u reakcijskoj komori.

Istraživači fuzije su istraživali različite koncepte zatvaranja. Rani naglasak je bio na tri glavna sistema: z-pinč, stelarator i magnetno ogledalo. Trenutni vodeći dizajni su tokamak i inercijalno ograničenje (ICF) laserom. Oba dizajna se istražuju u vrlo velikim razmjerima, posebno ITER tokamak u Francuskoj i laser National Ignition Facility (NIF) u Sjedinjenim Državama. Istraživači također proučavaju druge dizajne koji mogu ponuditi jeftinije pristupe. Među ovim alternativama, postoji sve veći interes za magnetiziranu fuziju cilja i inercijsku elektrostatičku konfinaciju, te nove varijacije stelaratora.

Sunce je, kao i druge zvijezde, prirodni fuzijski reaktor, gdje zvjezdana nukleosinteza pretvara lakše elemente u teže elemente uz oslobađanje energije.