Comprensione del processo
* Fusion: La fusione è il processo in cui due nuclei atomici leggeri si combinano per formare un nucleo più pesante, rilasciando un'enorme quantità di energia.
* Fusione di idrogeno: La reazione di fusione più comune è la fusione di due isotopi idrogeno (deuterio e trizio) per formare elio, rilasciando un neutrone e una grande quantità di energia.
Punti chiave
* Rilascio di energia: L'energia rilasciata in una reazione di fusione è determinata dalla differenza di massa tra i reagenti e i prodotti (il difetto di massa) usando la famosa equazione di Einstein, E =Mc².
* Efficienza: Non tutti gli atomi di idrogeno partecipano alle reazioni di fusione. La quantità effettiva di energia prodotta dipende dall'efficienza del processo di fusione.
Calcoli
1. Difetto di massa: Il difetto di massa nella reazione di fusione del deuterio-Trizio è di circa 0,01888 unità di massa atomica (AMU).
2. Equivalenza energetica: Usando e =mc²:
* 1 AMU =1.66054 x 10⁻²⁷ kg
* c (velocità della luce) =2.99792 x 10⁸ m/s
* Pertanto, 1 AMU =931,5 MeV (Mega-Electron Volts)
3. Energia per fusione: Il difetto di massa di 0,01888 AMU corrisponde a 17,59 MEV di energia rilasciata per evento di fusione.
4. Numero di atomi di idrogeno: 1 kg di idrogeno contiene circa 6,022 x 10²⁶ atomi di idrogeno.
5. Assunzioni: Supponendo un ipotetico processo di fusione efficiente al 100% (che non è raggiungibile nella tecnologia attuale), l'energia totale rilasciata sarebbe:
* (17,59 MeV/Fusion) * (6.022 x 10²⁶ Fusions) =1.059 x 10³⁸ Mev
* Ciò equivale a circa 1,7 x 10¹⁷ joule.
Considerazioni sul mondo reale
* Efficienza di fusione: Gli attuali reattori di fusione sono lungi dal raggiungere l'efficienza del 100%.
* Condizioni di reazione: La fusione richiede temperature e pressioni estremamente elevate, che sono difficili da raggiungere e mantenere.
Conclusione
La fusione di 1 kg di idrogeno, teoricamente, potrebbe rilasciare un'enorme quantità di energia. Tuttavia, il raggiungimento di reazioni di fusione efficienti e sostenute rimane una sfida tecnologica significativa.
