التفاعلات الاندماجية التي يمكن استغلالها للحصول على الطاقة

هناك العديد من التفاعلات الاندماجية ولكن اختيارنا لنوع معين منها للحصول على الطاقة يعتمد على عاملين:

أ) علينا أن نختار التفاعلات التي تتمتع بقيمة Q عالية.

ب) علينا أن نختار التفاعلات التي تتمتع بمساحة مقطع تفاعل عالية.

ومن ثم فإن الاندماج بين نوى الهيدروجين يحقق هذه القاعدة، وذلك لأن هذه النظائر تتمتع بأقل قيمة لحاجز كولوم حيث أن Z تساوي الوحدة. ولقد بينا أنه عندما تندمج أربعة بروتونات لتكوين نواة هيليوم تتحرر طاقة قدرها حوالي 27 م. أ. ف. ومن الجدير بالذكر أن احتمال اندماج البروتونات صغير نتيجة لضعف تفاعلات الارتباط (Interaction coupliny) فيما بينها إلا أن نظائر الهيدروجين (الديوتيريوم d والتريتيوم T) يمكن استغلالها. وهذه التفاعلات هي:

(1)...........

وهنا نجد أن حوالي 0.1% من كتلة السكون يتحول إلى طاقة مثله فيذلك مثل تفاعلات انشطار اليورانيوم-235.

(2) ..............

وهذا التفاعل يتمتع بقيمة Q عالية كما وأن مساحة مقلعة تساوي تقريباً 200 مرة من مساحة مقطعي التفاعلين السابقين. كما وأنه يتحول هنا حوالي 0.4% من الكتلة إلى طاقة. أما التفاعل:

(3)..............     

فينال حظه من العناية لأنه يتمتع بقيمة Q عالية. كما وأن نواتج التفاعل عبارة عن جسيمين مشحونين ومن ثم يمكن استغلالهما في توليد الطاقة الكهربية مباشرة.

نبين في الشكل (1) مساحات مقاطع هذه التفاعلات كدالة في طاقة الحركة في منظومة مركز الكتل.

الشكل (1)

كما ويمكن استغلال النيوترونات المنطلقة من هذه التفاعلات في إنتاج التريتيوم وذلك عند تفاعلها مع الليثيوم حسب المعادلتين :

(4).............

(5).............

لاحظ هنا أن هذا التفاعل الأخير يحتاج إلى طاقة قدرها 2.5 م.أ, ف. ليتم التفاعل ومن ثم فهو تفاعل ماص للطاقة.

تعرف هذه التفاعلات بالتفاعلات الإنتاجية (Breeding Reaction). ويبين الشكل (2) احتمال هذه التفاعلات كدالة في طاقة النيوترون.

الشكل (2)