Från fission till fusion
av Ulf Gustafsson Forum 1978-10, sida 13, 07.06.1978
Taggar: Teman: fission&fusion
Neutro e 3: & = ? S 2 2 Db
Deuteriumkärna Tritiumkärna
Fusionsenergi
Från fission till fusion
EnergHäget idag: oljan har undanträngt vattenkraft, ko och ved. Den har väsentligt bidragit till vårt välstånd och främjat vår teknik. Oljan förekommer begränsat, och har betydande miljöförstörande egenskaper.
Som alternativa eller ersättande energikällor — förutom kol, ved och vatten — finns eller har föreslagits sol, väte, gas, torv, ström, våg, vind och kärnkraftverk. Av dessa är det bara kärnkraften, som kan centraliseras var som helst på jordklotet i stora, ekonomiskt lönsamma anläggningar, so i driftskostnad kan jämföras med gas, kol och olja. Möjlige med undantag av väte.
Wy»” De övriga alternativen måste betraktas som komplementära, eftersom de är beroende av förhållandena på platsen, eler av klimatet. Som ett globalt energiförsörjningssystem skulle det bli för brokigt, för att vara konkurrenskraftigt.
Kärnkraften är det ekonomiskt reella alternativet med de många nackdelarna. Det är farligt för miljön, har dystra militärpolitiska aspekter, samt kräver ett bränsle som i likhet med oljan inte är jämt fördelad över jordklotet.
Fissionsenergi
Våra nuvarande kärnkraftverk, fissionskraftverken, fungerar genom klyvning av lunga atomkärnor, Kär FORUM 10/7 nor som engång pressats ihop av gravitationskraften i jättelika stjärnugnar.
Uran, en blandning av uran med atomvikten 235 och uran med atomvikten 238 (238 ggr tyngre än väteatomen) används i de konventionella kärnkraftverken. När uranet halveras, frigörs energi, och plutonium bildas som avfallsprodukt.
Plutonium är ytterligare delbart, och används i atombomber eller i speciella bridreaktorer. Efter fissionen av uran fortsätter plutoniumet att falla sönder, och avger strålningsenergi. Strålningen är radioaktiv, och farlig för det biologiska livet eftersom det bla förstör generna som programmerar arterna.
På längre sikt…
Om ingen global miljökatastrof inträffar i slutet av detta århundrade eller i början på nästa, ljusnar läget beträffande energiförsörjningen betydligt.
Vi kan då hoppas på att tekniken behärskar en helt ny energiform, som saknar den konventionella kärnkraftens dystra biverkningar. Vi kan hoppas på fusionsenergin.
Fusionsenergi
Fusionsenergin har minimala ickeönskvärda sidoeffekter. I motsats till fissionen, klyvning av tunga atomkärnor, sammansmälter lätta kärnor till tyngre i fusionsprocessen.
I solen förenar sig vätekärnor och bildar helium. I jämförelse med andra stjärnor är solen så liten, att dess gravitationskraft inte förmår sammanslå tyngre grundämnen. Men den energi som frigörs vid fusionsprocessen i solen är den energi som livet på jorden bygger på.
Isotopbegreppet
För att förstå hur processen skall kunna upprepas här på jordytan utan solens gravitationskraft, måste man känna till en del om isotoper.
Vätekärnan består av en proton, som ger den atomvikten 1. Om kärnan tillförs en neutron, har man fått vätets första isotop — deuterium, med atomvikten 2. Om ytterligare en neutron tillförs, får man vätets andra isotop — tritium, med atomvikten 3.
Trots neutrontillskottet är det fortfarande fråga om väte. Närmast tyngre ämne efter vätet är helium med atomvikten 4.
Helium består av en kärna med två protoner och två neutroner. För att få helium av väte måste således minst två deuteriumkärnor eller en tritium- och en vätekärna förenas. Av praktiska skäl experimenterar man emellertid med att sammanslå deuterium och tritium varvid ett överskott på en neutron uppstår.
Fusion i praktiken
Man har redan lyckats fusionera väte till helium i vätebomben. Där har vätekärnorna sammanslagits med hjälp av en kärnklyvning (atombomb) varvid fusionsenergin har frigjorts.
Problemet när det gäller fredliga ändamål är således inte att åstadkomma själva fusionsprocessen, utan att kunna bemästra fusionstakten i liten skala. Vätet skall omvandlas till plasma — en het gasform där alomerna har avklätts sina elektron Forts. på sidan 1 13