Zašto je fuzija važna?
Naučnici su dugo pokušavali da odgovore na pitanje: Kako Sunce proizvodi toliku energiju milijardama godina?
Odgovor je – nuklearna fuzija. To je proces u kojem se laka atomska jezgra spajaju u teža jezgra, oslobađajući ogromnu količinu energije.
Šta se dešava u središtu Sunca?
U jezgru Sunca vladaju ekstremni uslovi:
- temperatura oko 14 miliona Kelvina,
- ogroman pritisak.
Pod tim uslovima:
- atomi vodonika gube elektrone i nastaje plazma (mešavina protona i elektrona),
- protoni se kreću ogromnim brzinama.
Protoni se sudaraju, ali ih odbojna Kulonova sila sprečava da se spoje.
Na velikim brzinama protoni savladavaju tu prepreku i približavaju se dovoljno da ih jaka nuklearna sila poveže.
Kako nastaje energija?
Kada se dva protona spoje:
- jedan proton se pretvara u neutron (emisijom pozitrona),
- nastaje jezgro deuterijuma (H-2).
Ovaj novi sistem je stabilniji od dva slobodna protona, pa se višak energije oslobađa.
Ta energija potiče iz defekta mase – deo mase se pretvara u energiju prema Ajnštajnovoj formuli: $ E = m \cdot c^2 $ gde je:
- $E$ – energija,
- $m$ – izgubljena masa,
- $c$ – brzina svetlosti ($c \approx 3 \cdot 10^8 , \text{m/s}$).
Koliko energije daje fuzija?
Defekt mase pri stvaranju helijuma iz deuterijuma je oko 0,63%, što je 11 puta više nego kod fisije uranijuma!
Zato je fuzija glavni izvor energije zvezda.
Kako nastaju elementi teži od gvožđa?
Kada velika zvezda potroši gorivo, ona se urušava i eksplodira kao supernova.
U tom procesu nastaju jezgra težih elemenata (zlato, olovo, uranijum).
Možemo li fuziju ostvariti na Zemlji?
Da, ali je veoma teško. Potrebni su:
- temperatura od nekoliko miliona Kelvina,
- ogroman pritisak,
- izolacija plazme (jer ne postoji materijal koji može da izdrži te uslove).
Postoje dva glavna pristupa:
- Magnetna izolacija – uređaj Tokamak koristi snažno magnetno polje da zadrži plazmu.
- Laserska fuzija – moćni laseri zagrevaju mali pelet goriva (deuterijum + tricijum) do ekstremnih uslova.
Cilj je da fuzija proizvede više energije nego što se uloži u njen početak.
Nekontrolisana fuzija
Nažalost, nekontrolisana fuzija već postoji – u termonuklearnoj bombi, gde se uslovi za fuziju stvaraju eksplozijom nuklearne fisije.
Zaključak
Fuzija je proces koji:
- pokreće zvezde i daje energiju Suncu,
- stvara hemijske elemente,
- može obezbediti čistu energiju za čovečanstvo.
Ali, kontrolisana fuzija na Zemlji je još uvek izazov.