นิวเคลียร์ฟิวชั่น

จากวิกิพีเดีย สารานุกรมเสรี
เส้นโค้งพลังงานยึดเหนี่ยวนิวเคลียส, นิวคลีออน (หมายถึงองค์ประกอบของนิวเคลียส หมายถึงโปรตอนหรือนิวตรอน) ที่มีมวลสูงถึง Iron-56 โดยทั่วไปจะปลดปล่อยพลังงานออกมา ส่วนพวกที่หนักกว่านั้นโดยทั่วไปจะดูดซับพลังงาน
ดวงอาทิตย์จะผลิตพลังงานออกมาโดยการทำฟิวชันของนิวเคลียสของไฮโดรเจนจนกลายเป็นฮีเลียม ในแกนกลางของมัน ดวงอาทิตย์จะทำการฟิวชันไฮโดรเจน 620 ล้านเมตริกตันทุกวินาที

นิวเคลียร์ฟิวชั่น (อังกฤษ: Nuclear fusion) ในทางฟิสิกส์นิวเคลียร์ เป็นปฏิกิริยานิวเคลียร์อย่างหนึ่งที่นิวเคลียสของอะตอมหนึ่งตัวหรือมากกว่าเข้ามาอยู่ใกล้กัน แล้วชนกันที่ความเร็วสูง รวมตัวกันกลายเป็นนิวเคลียสของอะตอมใหม่ที่หนักขึ้น ในระหว่างกระบวนการนี้ เนื้อหาจะไม่ถูกอนุรักษ์เพราะเนื้อหาบางส่วนของนิวเคลียสที่รวมต้วจะถูกเปลี่ยนไปเป็นพลังงานโปรตอน

การฟิวชั่นของสองนิวเคลียสที่มีมวลต่ำกว่าเหล็ก-56 (ที่ พร้อมกับนิกเกิล-62 มีพลังงานยึดเหนี่ยวต่อนิวคลีออนที่ใหญ่ที่สุด) โดยทั่วไปจะปลดปล่อยพลังงานออกมา ในขณะที่การฟิวชั่นของนิวเคลียสที่หนักกว่าเหล็กจะ"ดูดซับ"พลังงาน การทำงานที่ตรงกันข้ามเรียกว่า "การแบ่งแยกนิวเคลียส|นิวเคลียร์ฟิชชัน" ซึ่งหมายความว่าโดยทั่วไปองค์ประกอบที่เบากว่าเท่านั้นที่สามารถทำฟิวชั่น เช่นไฮโดรเจนและฮีเลียม และในทำนองเดียวกันโดยทั่วไปองค์ประกอบที่หนักกว่าเท่านั้นที่สามารถทำฟิชชันได้ เช่นยูเรเนียมและพลูโตเนียม มีเหตุการณ์ทางดาราศาสตร์แบบสุดขั้วอย่างมากที่สามารถนำไปสู่​​ช่วงเวลาสั้น ๆ ของการฟิวชั่นด้วยนิวเคลียสที่หนักกว่า นี้เป็นกระบวนการที่ก่อให้เกิด nucleosynthesis ที่เป็นการสร้างธาตุหนักในช่วงเหตุการณ์ที่เรียกว่าซูเปอร์โนวา

หลังการค้นพบ'อุโมงค์ควอนตัม' โดยนักฟิสิกส์ นายฟรีดริช Hund ในปี 1929 นายโรเบิร์ต แอตกินสันและนายฟริตซ์ Houtermans ใช้มวลขององค์ประกอบเบาที่วัดได้ในการคาดการณ์ว่าจำนวนมากของพลังงานสามารถที่จะถูกปลดปล่อยจากการทำฟิวชันนิวเคลียสขนาดเล็ก การฟิวชั่นในห้องปฏิบัติการของไอโซโทปของไฮโดรเจน เมื่อสร้างขึ้นระหว่างการทดลอง'การกลายพันธ์นิวเคลียส'โดยเออร์เนส รัทเธอร์ฟอร์ด ที่ได้ดำเนินการมาหลายปีก่อนหน้านี้ ก็ประสบความสำเร็จเป็นครั้งแรกโดยนายมาร์ค Oliphant ในปี 1932 ในช่วงที่เหลือของทศวรรษนั้น ขั้นตอนของวงจรหลักของนิวเคลียร์ฟิวชันในดวงดาวได้รับการทำงานโดยนายฮันส์ Bethe การวิจัยในฟิวชั่นเพื่อวัตถุประสงค์ทางทหารเริ่มต้นขึ้นในช่วงต้นของทศวรรษที่ 1940 เมื่อเป็นส่วนหนึ่งของโครงการแมนฮัตตัน การฟิวชั่นก็ประสบความสำเร็จในปี 1951 ด้วยการทดสอบนิวเคลียร์แบบ'รายการเรือนกระจก' นิวเคลียร์ฟิวชันในขนาดที่ใหญ่ในการระเบิดครั้งหนึ่งได้มีการดำเนินการคั้งแรกในวันที่ 1 พฤศจิกายน 1952 ในการทดสอบระเบิดไฮโดรเจนรหัสไอวีไมค์

การฟิวชันของดิวเทอเรียมกับทริเทียมทำให้เกิดฮีเลียม-4 และปลดปล่อยนิวตรอนหนึ่งตัวเป็นอิสระ พร้อมทั้งพลังงาน 17.59 MeV เมื่อปริมาณที่เหมาะสมของมวลมีการเปลี่ยนแปลงรูปแบบไปเป็นพลังงานจลน์ของผลผลิต เป็นไปตาม kinetic E = Δmc2, เมื่อ Δm เป็นการเปลี่ยนแปลงในมวลนิ่งของอนุภาคเหล่านั้น[1]

การวิจัยเพื่อการพัฒนา thermonuclear fusion ที่ควบคุมได้สำหรับวัตถุประสงค์ทางพลเรือนก็ได้เริ่มขึ้นอย่างจริงจังในปี 1950 เช่นกัน และยังคงเป็นไปจนทุกวันนี้ บทความปัจจุบันเป็นเรื่องที่เกี่ยวกับทฤษฎีของฟิวชั่น สำหรับรายละเอียดของการแสวงหาสำหรับฟิวชั่นที่ควบคุมได้และประวัติศาสตร์ของมัน โปรดดูบทความ พลังงานฟิวชั่น

ดูเพิ่ม[แก้]

แหล่งข้อมูลอื่น[แก้]

  1. Shultis, J.K. and Faw, R.E. (2002). Fundamentals of nuclear science and engineering. CRC Press. p. 151. ISBN 0-8247-0834-2.