‎ฟิชชั่นกับฟิวชั่น: อะไรคือความแตกต่าง? ‎

‎ฟิชชั่นกับฟิวชั่น: อะไรคือความแตกต่าง? ‎

 โดย ‎‎ ‎‎ ‎‎Adam Mann‎‎ ‎‎ ‎‎ เผยแพร่เมื่อ ‎‎10 กรกฎาคม 2021‎ ‎ฟิชชันเกี่ยวข้องกับการแยกอะตอม ฟิวชั่นเป็นเรื่องของการรวมเข้าด้วยกัน ‎Colorful fission of particle in collider, computer generated abstract background, 3D rendering. 

‎คอมพิวเตอร์สร้างความประทับใจทางศิลปะของฟิชชั่น ‎‎ ‎‎(เครดิตภาพ: เก็ตตี้อิมเมจ)‎‎ฟิชชันและฟิวชั่นเป็นทั้งกระบวนการอะตอมตามธรรมชาติที่ปล่อยพลังงานในปริมาณที่เหลือเชื่อ แต่ในหลาย ๆ ด้านพวกเขาตรงกันข้าม ‎‎ฟิชชัน‎‎เกี่ยวข้องกับการแยกนิวเคลียสอะตอมหนึ่งอะตอมที่หนักโดยทั่วไปในขณะที่‎‎ฟิวชั่น‎‎ต้องใช้การรวมอะตอมแสงสอง‎‎อะตอม‎‎ขึ้นไป ‎

‎อะตอมรวมถึงโปรตอนและนิวตรอนที่ผูกติดกันในนิวเคลียสกลาง ธาตุกัมมันตภาพรังสีเช่น‎‎ยูเรเนียม‎‎

อาจมีอนุภาคเหล่านี้หลายสิบอนุภาคในหัวใจอะตอมของพวกเขา ‎‎ฟิชชันเกิดขึ้นเมื่อองค์ประกอบหนักเช่นยูเรเนียมสลายตัวตามธรรมชาติซึ่งทําให้นิวเคลียสของพวกเขาแยก แต่ละครึ่งที่เกิดขึ้นมีมวลน้อยกว่าแกนอะตอมเดิมเล็กน้อยและมวลที่หายไปจะถูกแปลงเป็นพลังงาน ‎‎ที่เกี่ยวข้อง: ‎‎ทําไมความเพียรของยานโรเวอร์ดาวอังคารของนาซาจะใช้พลังงานนิวเคลียร์เพื่อให้อบอุ่น‎‎นักฟิสิกส์ Lise Meitner และ Otto Frisch ‎‎ค้นพบ‎‎หลักการพื้นฐานฟิชชันหลังจากได้รับจดหมายส่วนตัวจากนักเคมีนิวเคลียร์ Otto Hahn ในเดือนธันวาคม 1938 การทดลองของ Hahn แสดงให้เห็นว่าอะตอมยูเรเนียมที่ถูกโจมตีด้วยนิวตรอนจะแยกออกและ Meitner และ Frisch ใช้วิทยาศาสตร์ใหม่ของ‎‎กลศาสตร์ควอนตัม‎‎เพื่ออธิบายว่าทําไมสิ่งนี้จึงเกิดขึ้น‎

‎นักวิทยาศาสตร์ทั้งสามคนได้ตระหนักถึงผลกระทบที่น่ากลัวของการค้นพบของพวกเขาซึ่งเกิดขึ้นภายใต้เงาของสงครามโลกครั้งที่สอง กรณีเดียวของฟิชชันอาจปล่อยพลังงานจํานวนค่อนข้างน้อย แต่ปฏิกิริยาฟิชชันจํานวนมากที่เกิดขึ้นในเวลาเดียวกันมีศักยภาพที่จะทําลายล้างได้มากหากใช้ในการพัฒนาบางอย่างเช่น‎‎ระเบิดปรมาณู‎

‎นิวเคลียร์ฟิชชันสําหรับพลังงานและอาวุธ‎

‎เมื่ออะตอมยูเรเนียมผ่านการฟิชชันตามธรรมชาติมันจะปล่อยนิวตรอนที่จะดูแลรอบ ๆ หากนิวตรอนนี้กระทบอะตอมยูเรเนียมใกล้เคียงอื่น ๆ พวกเขาจะแยกออกสร้างปฏิกิริยาลูกโซ่ที่เกี่ยวข้อง ในปี 1951 วิศวกรได้สร้างโรงไฟฟ้าแห่งแรกที่ควบคุมกระบวนการฟิชชันนิวเคลียร์เพื่อผลิตพลังงานตาม‎‎รายงานของกระทรวงพลังงานของสหรัฐอเมริกา‎‎ ‎

‎ในโรงไฟฟ้านิวเคลียร์กระบวนการนี้ได้รับการควบคุมอย่างระมัดระวัง ฟิชชันปล่อยความร้อนซึ่งต้มน้ําและสร้างไอน้ําที่หมุนกังหัน ‎

‎แต่ในระเบิดปรมาณู ปฏิกิริยาลูกโซ่ที่เรียงซ้อนกันหมุนวนไปวนมาจนควบคุมไม่ได้ สิ่งนี้จะปล่อยพลังงานจํานวนมากในระยะเวลาอันสั้นทําให้เกิดการระเบิดครั้งใหญ่ของระเบิด ‎

‎ที่เกี่ยวข้อง: ‎‎6 ปีหลังจากฟุกุชิมะ: ญี่ปุ่นสูญเสียศรัทธาในพลังงานนิวเคลียร์หรือไม่?‎ 

‎ทําไมฟิวชั่นยังไม่ผลิตพลังงาน‎

ITER complex halfway complete.

‎แกนพลาสม่าของเครื่องปฏิกรณ์ทดลองเทอร์โมนิวเคลียร์ระหว่างประเทศเสร็จสิ้นครึ่งทางแล้ว นี่คือโทคามัคคอมเพล็กซ์ซึ่งจะเป็นที่ตั้งของพลาสมาที่ร้อนกว่าดวงอาทิตย์ 10 เท่าเมื่อเสร็จแล้ว ‎‎(เครดิตภาพ: ITER)‎‎ในทางตรงกันข้ามฟิวชั่นยังไม่ได้รับการพัฒนาอย่างเต็มที่ในฐานะแหล่งพลังงานของมนุษย์ ในนิวเคลียร์ฟิวชั่นนิวเคลียสสองตัวขององค์ประกอบแสงเช่นไฮโดรเจนจะต้องเอาชนะการขับไล่แม่เหล็กไฟฟ้าตามธรรมชาติของพวกเขาและรวมเข้ากับนิวเคลียสที่หนักกว่าเดียว ‎

‎เอนทิตีที่เกิดขึ้นมีขนาดใหญ่น้อยกว่านิวเคลียสสองตัวดั้งเดิมเล็กน้อยและเช่นเดียวกับฟิชชันมวลที่หายไปนี้จะถูกแปลงเป็นพลังงาน แต่การสร้างพลังงานเพียงพอที่จะทุบอะตอมเข้าด้วยกันจนกว่าพวกเขาจะติดไม่ใช่เรื่องง่ายและโดยทั่วไปต้องใช้สภาพแวดล้อมที่รุนแรงของท้องของดาวที่จะเกิดขึ้น‎

‎วิศวกรใฝ่ฝันมานานแล้วที่จะทําปฏิกิริยาฟิวชั่นที่ยั่งยืนบน‎‎โลกนี้‎‎ พลังงานฟิวชั่นจะผลิตของเสียนิวเคลียร์น้อยกว่าฟิชชันและใช้องค์ประกอบแสงที่ค่อนข้างธรรมดาเช่นไฮโดรเจนแทนที่จะเป็นยูเรเนียมที่หายากซึ่งเป็นแหล่งเชื้อเพลิงตามที่‎‎สํานักงานพลังงานปรมาณูระหว่างประเทศ‎‎ที่เกี่ยวข้อง: ‎‎เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ฟิวชั่นอาจอยู่ที่นี่โดยเร็วที่สุดในปี 2025‎‎แต่การสร้างและสนับสนุนฟิวชั่นเป็นเรื่องยาก การทดลองระดับนานาชาติเพื่อทดสอบความเป็นไปได้ของการใช้ฟิวชั่นนิวเคลียร์ที่ยั่งยืนในการผลิตพลังงานได้‎‎สร้างแม่เหล็ก‎‎ที่มีความสูงเท่ากับอาคารสี่ชั้นและทรงพลังกว่า‎‎สนามแม่เหล็กของโลก‎‎ถึง 280,000 เท่าซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของเครื่องปฏิกรณ์ทดลองเทอร์โมนิวเคลียร์นานาชาติ (ITER) ‎

‎แต่ ITER ซึ่งเป็นความร่วมมือทางวิทยาศาสตร์ใน 35 ประเทศได้รับความล่าช้ามากมายในระหว่างการก่อสร้างและไม่คาดว่าจะสร้างพลังงานมากกว่าที่ใช้ไปจนกว่าจะถึง‎‎ปี 2030 เป็นอย่างน้อย‎‎ ‎

credit : serinforstaterep.com, seydikemeriseyret.com, shobhasentertainments.com, smartcharacterchoices.com, superdrogen.com, supergeekyplaydate.com, swimminginliterarysoup.info, thaisilkandcottonexpert.com, theautotrimmer.com, thelearnedsergeant.com