ARTE TECNOLOGICA

Combustibili e risorse

Abbiamo visto che le reazioni di fusione nucleare coinvolgono i nuclei più leggeri, cioè, idrogeno e suoi isotopi. Attualmente, la reazione di fusione più interessante è quella che si verifica tra i due nuclei pesanti dell'idrogeno - deuterio e trizio - (a temperature che raggiungono i 100 milioni di gradi):

deuterio + trizio = elio 4 + neutroni + 17,5 MeV di energia

Questa reazione è più facile da realizzare, oltre ad essere la più efficiente per produrre energia. I prodotti di reazione sono elio 4 - l' isotopo elio - chiamato anche particella alfa , che porta 1/5 (3,5 MeV) dell'energia totale fusione nella forma di energia cinetica, e un neutrone, che porta quattro quinti (14,1 MeV ).

IDeuterium è presente in quantità significative in acqua di mare (30 g / m 3 ) .Tritium, che è un materiale radioattivo con un tempo di decadimento di 12,36 anni, non esiste in natura in quantità significative, ma può essere generata.

In futuro reattore a fusione i neutroni, che trasportano 80% dell'energia prodotta, avranno assorbito da una " coperta "posta attorno al nucleo del reattore. La coperta conterrà litio (Li), che si trasforma in trizio ed elio secondo la reazione:

Li 17 + n = He 4 + T + n * - 2.5 MeV
Li 6 + n = He 4 + T + 4,86 MeV


(Dove n * = neutrone lento)

Litio naturale (composto del 92,5% Li il 7 e il 7,5% Li 6 ) è abbondante nelle rocce (30 parti per un peso di euro / unità) ed è presente, in concentrazioni minori, negli oceani. 
L'litio coperta , insieme ad altri materiali, aiuta a mitigare l'effetto dei neutroni.

altre reazioni esotermicheAltre reazioni esotermiche

Ci sono altre reazioni esotermiche di interesse per la fusione termonucleare controllata, cioè, le reazioni che coinvolgono nuclei di deuterio e di elio. Poiché esse richiedono condizioni più estreme per il plasma (ad esempio, temperature molto più elevate di 100 milioni di gradi), sono difficili da realizzare. Tuttavia, essi possono essere considerati importanti per reattori a fusione in un futuro più lontano perché impediscono o limitano il flusso di neutroni forte. 
Infatti, è neutroni che sono responsabili per indurre la radioattività nei materiali reattore.
Reazione probalility vs temperaturaReazione probalility vs temperatura









Nella figura, "probabilità di reazione" si intende che il suo valore (per ogni reazione di fusione indicato) moltiplicata per la densità dei nuclei interagenti dà il numero di reazioni di fusione per unità di tempo e volume.

 

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