MARKUS KLUTE: Bine ați revenit la 8.701. Deci, în această prelegere, vorbim despre fuziunea nucleară. Și ceea ce înțelegem prin fuziune este producția de energie de către două nuclee ușoare fuzionate împreună pentru a produce unul mai greu, care este mai strâns legat. Și din nou, putem înțelege acest lucru din formula empirică a masei , OK? Deci, dificultatea fuziunii nucleare este că acum trebuie să depășim bariera Coulomb de cealaltă parte. Așa că trebuie să aducem două nuclee ușoare împreună, trebuie să depășim bariera Coulomb pentru a forma această stare mai grea și mai strâns legată. S-ar putea să credeți că puteți lua doar două fascicule de protoni, așa cum facem noi la LHC, să le bombardați și să creați nuclee mai grele. Dar problema este că majoritatea nucleelor ​​se vor împrăștia elastic și nu vor duce la o stare nou legată. Deci modalitatea practică de a depăși bariera Coulomb este prin crearea unui amestec limitat și furnizarea de căldură, astfel încât energia termică să fie suficientă pentru a depăși bariera Coulomb. Puteți estima câtă energie este necesară. Dacă, de exemplu, presupuneți o barieră Coulomb de aproximativ 5 MeV, aceasta implică temperaturi de 5 ori 10 până la 10 Kelvin. OK, deci e foarte, foarte fierbinte, nu? Dacă comparați acest lucru cu temperaturile tipice din stele, veți descoperi că acestea sunt doar de 10 până la 8 Kelvin. Deci acum vă întrebați, de ce mai funcționează? De ce vedem fuziune într-un mediu stelar? Și răspunsul la aceasta este, din nou, tunelul cuantic și, într-o anumită măsură, este și faptul că atunci când avem un mediu cu o anumită temperatură, energia cinetică a particulei implicate urmează un amestec de distribuție a energiei. Deci găsiți câteva particule care au suficientă energie pentru a depăși potențialul Coulomb. Chiar și așa, valoarea medie ar fi mai jos. Procesele din cadrul soarelui sunt dominate de așa-numitul ciclu proton-proton sau ciclul PPI. Și asta se întâmplă în mai mulți pași. Începi cu hidrogen sau protoni, nucleul soarelui este practic o plasmă. Deci putem uita de electroni în acest context. Deci avem doi protoni care fuzionează împreună la un deuteron, care este un proton și un neutron, prin interacțiunea slabă. Aici, găsiți pentru prima dată, din nou, neutrinii fiind produși în soare. Apoi, furnizați din nou deuteriu. Și împreună cu protonul, puteți produce heliu. Și apoi heliul, din nou, este folosit pentru a furniza al treilea pas în acest sens. Heliul-3 este furnizat pentru a produce heliu-4. Deci acest produs final este un heliu-4 aici și energie. Combini toți acești trei pași și descoperi că începi cu patru protoni. Produceți heliu-4 plus pozitroni, neutrini, fotoni și energie. De fapt, așa cum tocmai spuneam, totul se întâmplă în plasma fierbinte. Pozitronii sunt practic anihilati cu electroni, care fac parte din plasmă, adăugând un alt MeV de energie la aceasta. Bine, acesta este unul și mecanismul dominant de producere a energiei în soare. Dar nu este singurul. De asemenea, destul de interesant este și așa-numitul ciclu al carbonului. Contribuie cu aproximativ 3% la producția de energie a soarelui. Deci aici, carbonul funcționează practic ca un catalizator. Deci aveți un carbon și, din nou, un proton care produce azot. Azotul produce carbon-13, carbon-13 împreună cu un proton azot-14, 14, azot-14 cu un proton oxigen-15 și oxigen-15, azot-15 și apoi, nu în ultimul rând, azot-15 împreună cu un proton produce din nou carbon-12 și heliu. Deci vedeți că carbonul-12 este catalizatorul aici, care este folosit pentru a produce heliu și energie. Deci, dacă produceți acest ciclu, dacă combinați acest ciclu, veți descoperi că, din nou, din patru protoni sau patru atomi de hidrogen, produceți heliu, pozitroni, din nou, neutrini, fotoni și energie - foarte asemănător, este vizibil, cu acest lanț combinat, cu excepția faptului că există un foton suplimentar. Și din nou, aici, pozitronii furnizează energie suplimentară și se anihilează cu electroni. Grozav, așa că am văzut că facem două lucruri. Creăm forme mai grele de metal pornind de la hidrogen și producem energie. Și deci acesta este mecanismul de producere a energiei în soare. Asta e dragut. Produci... începi cu hidrogen sau deuteriu. Acestea sunt două elemente care sunt foarte abundente. Și produceți energie. Așa că apare întrebarea dacă puteți sau nu folosi acest lucru pe Pământ, într-un mediu controlat, pentru a produce energie și a rezolva multe dintre problemele în curs pe care le avem pe această planetă. Sunt mai multe eforturi în derulare. Și asta merge înapoi până în anii '50 ai secolului trecut. Cel mai proeminent în prezent este așa-numitul proiect ITER, care este o colaborare internațională și un proiect în care se încearcă construirea unui reactor de fuziune în Franța. Vă pot spune deja că următoarea etapă pentru aceasta este în aproximativ cinci ani pentru a finaliza proiectul, sau a finaliza producția de-- construcția proiectului și a produce energie pentru prima dată cu acest proiect în acest mediu controlat. Va mai dura 10, 15 ani pe această foaie de parcurs a cercetării pentru a produce sau a putea produce reactoare de energie nucleară - reactoare de fuziune nucleară care pot fi utilizate într-un fel comercial. Există alte câteva proiecte interesante care folosesc diferite tehnologii de magnet care ar putea avea o cale mai rapidă spre succes. Dar revenind la povestea aici, așa că ați putea începe din nou cu protoni într-o reacție proton-proton. Dar se dovedește că acesta este un proces destul de lent și nu foarte promițător pentru o reacție controlată. Dar deuteriul sau tritiul sunt, de asemenea, foarte promițătoare. Rețineți că, pentru deuteriu aici, trebuie să depășiți aceeași barieră Coulomb, nu? Acuzațiile implicate sunt exact aceleași. Dar secțiunile transversale sunt mai mari. Și, prin urmare, probabilitatea ca procesul să se producă este mai mare. Și, prin urmare, acest lucru se poate întâmpla mult mai repede. Deuteriul este-- din nou, așa cum spuneam înainte-- foarte abundent. Îl poți extrage din apă. Tritiul este puțin mai dificil de tratat - de produs și controlat, deoarece este radioactiv și are unele caracteristici chiar nu atât de bune. Dar aceasta este o imagine model a ITER. Din nou, acesta este un proiect internațional. Are o reputație destul de proastă în zilele noastre. Este de departe cel mai scump efort științific. Dar din nou, vreau să spun, cred că aceasta este o investiție în viitorul acestei planete. Și sperăm că va reuși în următorii ani cu acest proiect și, pe termen lung, cu fisiunea nucleară - fuziunea disponibilă - îmi pare rău, fuziunea nucleară disponibilă pentru crearea de energie. Ceea ce vedeți aici este... caracteristica cheie a acestui reactor sunt magneții toroidali care limitează plasma. Și, de asemenea, câmpurile electrice sunt folosite pentru a încălzi mai întâi plasma. Deci, trebuie să furnizați căldură până la un punct în care căldura produsă în procesul de fuziune este suficientă pentru a se autosusține. Așadar, limitarea plasmei și furnizarea de energie suficientă și radiația din aceasta și așa mai departe, toate acestea sunt probleme foarte dificil de rezolvat.