סדרי גודל של כמויות אנרגיה בתהליך מיזוג גרעיני

כאשר כל המסה של דאוטריום וטריטיום עוברת תהליך של מיזוג גרעיני, האנרגיה הנפלטת לכל גרם חומר היא:

EBurn = 3.4*1011 [J]

כדי להתחיל תהליך של מיזוג גרעיני באנרגיה של 10 [KeV], חייבים לספק לכל גרם חומר כמות אנרגיה של:

EHeat = 1.2*109 [J]

כלומר, ניתן להפיק אנרגיה בכמות פי 300 מכמות האנרגיה שהושקעה בתהליך.

גם אם מוסיפים לשיקול גם את העובדה שיש נצילות מוגבלת ללייזר, ולצימוד האנרגיה לדלק הגרעיני, ומתייחסים ל- 10% יעילות, נותרים עם יחס של פי 30 בין אנרגיה מושקעת לאנרגיה מופקת.

כאשר כמות האנרגיה המושקעת במטרה 250 [KJ], ומקבלים רווח אנרגיה פי 100, מתקבלים 25 [MJ], שהם בערך האנרגיה המשתחררת בפיצוץ של 6 ק"ג חומר נפץ תיקני (T.N.T) בתוך תא הריאקציה.

לצורך השוואה, כמות של 1 מיליגרם דאוטריום טריטיום (D+T), כאשר היא מנוצלת במלואה לתהליך מיזוג גרעיני, יוצרת 340 [MJ] אנרגיה (כמות השווה לאנרגיה המשתחררת בפיצוץ 50 ק"ג חומר נפץ!).

למעשה, כדי ליצור מיזוג גרעיני בתהליך כליאה אינרציאלית, משתמשים ביעילות נמוכה של התהליך (30%), והדרישה מקריטריון לאוסון עולה ל:

n *t  1015 [ sec/cm3]

הדרישה לאנרגיה כוללת מושקעת בתהליך המיזוג הגרעיני, גדלה עם השנים.

תחילה האמינו, על פי שיקולים פשוטים, כי מספיקה השקעת אנרגיה של 1 [KJ].

דרישה זו גדלה בכפולות של 10 כל תקופה, וכיום, על פי חישובים מפורטים, המתבססים על הבנת המנגנונים, מעריכים את כמות האנרגיה הנדרשת ב- 1 [MJ].

במקביל לכליאה האינרציאלית באמצעות לייזר, החלו לתכנן כליאה אינרציאלית באמצעות אלומות חלקיקים אחרים, כגון: אלקטרונים, פרוטונים, ואפילו גרעיני ליתיום.

הדיון בהמשך יתמקד בכליאה אינרציאלית באמצעות לייזר בלבד.

למחקר המיזוג הגרעיני השלכות צבאיות רבות, ולכן במשך תקופה ארוכה בוצעו רוב המחקרים במעבדות המחקר הלאומיות בארה"ב ובברית המועצות, והיו מסווגים.

ההסבר בהמשך יתמקד בפיזיקה הקשורה לתהליך המיזוג הגרעיני, ולא ביישומים אחרים.

מחישובים תיאורטיים המבוססים על תוצאות ניסיוניות, הגיעו למסקנה כי ממדי כדורון הדלק (Pellet) לא יעלו על קוטר של 2 מילימטר, וכמות הדלק הגרעיני בו היא מסדר גודל של מיליגרם (אלפית גרם). לאחר הדחיסה, יגיע כדורון הדלק לקוטר של 0.2 מ"מ, ואז תיווצר בו הצתה של הדלק הגרעיני.

 

כפתור "הקודם" כפתור "הבא"