Ce este plasma?
Plasma este o stare a materiei alături de solide, lichide și gaze. Ea constă dintr-un gaz parțial ionizat, care conține ioni, electroni și atomi neutri.
Și ce înseamnă asta?
Într-o plasmă, unii electroni sunt eliberați de atomii lor, permițând curentului și electricității să circule. De fapt, una dintre puținele plasme care apar în mod natural aici, pe Pământ, este fulgerul!
Vă puteți gândi la alte plasme?
- Buzele fluorescente conțin plasmă de mercur.
- Stelele, cum ar fi soarele, sunt sfere fierbinți de plasmă.
- Aurora Boreală și Aurora Australis
- Reactoarele de fuziune, cum ar fi NSTX-U, folosesc plasma pentru a fuziona atomii pentru a produce energie.
- Ecranele cu plasmă folosesc celule mici de plasmă pentru a ilumina imaginile.
Ce este fuziunea?
Atomii ușori, cum ar fi hidrogenul (un proton și un neutron), pot fuziona împreună atât de strâns încât eliberează energie. Acest lucru se va întâmpla numai dacă cele două nuclee încărcate pozitiv se apropie suficient de mult încât să învingă forța electrică care le împinge să se despartă. Atunci când nucleele se apropie suficient de mult, forța care leagă protonii și neutronii între ei, forța puternică, preia controlul și trage nucleele și mai aproape unul de celălalt.
Nucleul soarelui este un reactor natural de fuziune. Înainte de a se forma, soarele era un nor de gaz alcătuit în principal din hidrogen și puțin heliu. La un moment dat, norul a devenit atât de masiv încât gravitația l-a făcut să se prăbușească în el însuși și a format o stea. Numeroasele coliziuni din miezul soarelui au eliberat electronii de ioni, formând o stare de plasmă. Fuziunea a început în soare atunci când coliziunile dintre ioni au devenit atât de frecvente încât ionii s-au apropiat suficient de mult pentru a fuziona împreună.
Soarele folosește gravitația pentru a-și apropia nucleele suficient de mult și a le încălzi suficient de mult pentru a începe fuziunea. Pe Pământ, cercetătorii încearcă să construiască propriile reactoare de fuziune. Ei încearcă să aducă atomii suficient de aproape prin maximizarea numărului de ioni într-o regiune mică și a timpului în care aceștia rămân apropiați. Pentru a face acest lucru, reactoarele sunt încălzite la temperaturi mult mai ridicate decât miezul soarelui (>100, 000, 000 °C), ceea ce transformă hidrogenul gazos într-o plasmă de hidrogen. Câmpurile magnetice puternice sau laserele de mare putere limitează apoi plasma într-o mică regiune controlabilă în care se poate produce fuziunea.
Reactoarele de fuziune de tip Tokamak, precum NSTX-U, pompează cea mai mare parte a energiei extrase în neutroni rapizi. Energia de la acești neutroni poate fi colectată într-o pătură care înconjoară plasma și care poate consta într-un amestec topit de litiu și plumb. Excesul de căldură din această pătură poate fi apoi folosit pentru a produce abur pentru a acționa turbine și a genera electricitate.