Jak dużo energii może powstać w jednej chwili?

Ziemia jest oddalona od Słońca o 149 600 000 kilometrów i zaledwie jedna miliardowa część całkowitej energii emitowanej przez tę gwiazdę dociera do naszej planety. Jest jej tak dużo, że w w ciągu jednej sekundy otrzymujemy większy „zastrzyk” energii niż wyniosła łączna produkcja energii na całym świecie w 2018 roku.

Aby wytworzyć energię, trzeba dokonać przekształcenia materii. Jednym ze sposobów na dokonanie tego jest rozszczepianie atomów, będących podstawowymi elementami budulcowymi materii we wszechświecie. Jeśli uda się zapanować nad tym procesem, uzyskamy stały dopływ energii, jednak utrata kontroli doprowadzi do uwolnienia ogromnych jej ilości w jednej chwili, co zakończy się eksplozją jądrową.

Jądro każdego atomu składa się z jeszcze mniejszych cząstek, zwanych protonami i neutronami. Aby uzyskać energię z jądra, wykorzystuje się proces rozszczepiania tego atomu na lżejsze, które nie potrzebują tak dużo energii do utrzymania jądra w całości, jak ma to miejsce w przypadku cięższych atomów. Energia jest w ten sposób uwalniana w postaci ciepła bądź światła.

Energia uwalniania w czasie eksplozji jądrowych jest znacznie większa niż w elektrowniach atomowych

Rozszczepienie pojedynczego atomu prowadzi do rozpoczęcia reakcji łańcuchowej, do kontrolowania której stosuje się różne metody. Jedna z nich zakłada pochłanianie niektórych rozszczepionych cząstek. Największą na świecie elektrownią jądrową jest japońska Kashiwazaki-Kariwa. Składa się ona z siedmiu reaktorów o maksymalnej mocy około 8000 megawatów. Z kolei największy pojedynczy reaktor jądrowy można znaleźć w chińskiej elektrowni jądrowej Taishan. Ma on moc 1750 megawatów.

Oczywiście taka ilość energii jest znacznie niższa od tej, którą uzyskuje się w czasie niekontrolowanych reakcji jądrowych, np. w czasie eksplozji bomb atomowych. Energia uzyskana z detonacji bomby atomowej jest równoważna energii, którą elektrownia Kashiwazaki-Kariwa wytwarza w ciągu pół roku. Problemem w funkcjonowaniu elektrowni jądrowych są natomiast odpady nuklearne, które stanowią zagrożenie przez wiele lat i muszą być składowane głęboko pod ziemią.

Innym wartym uwagi procesem jest fuzja jądrowa, która ma miejsce, gdy dwa lżejsze atomy łączą się w cięższy, a utracona w tym czasie masa zamienia się w energię. Takie zjawisko zachodzi wewnątrz Słońca, które co sekundę spala około 600 milionów ton wodoru, zamieniając go w około 596 milionów ton helu. Towarzysząca temu procesowi energia jest równoważna eksplozjom bilionów bomb atomowych. Jako że fuzja jądrowa wymaga niezwykle wysokich temperatur i ciśnienia, to na Ziemi nie udało się jeszcze zademonstrować procesu, który produkowałby więcej energii niż zużywa.

Chcesz być na bieżąco z CHIP? Obserwuj nas w Google News