خطوات الاستخدام
أدخل عدد تفاعلات الاندماج النووي من نوع الديوتريوم-تريتيوم (D-T) التي ترغب في حساب الطاقة الناتجة عنها. يتم تحويل هذا العدد إلى طاقة باستخدام المعادلة الفيزيائية الأساسية: الطاقة لكل تفاعل = 17.6 MeV (مليون إلكترون فولت).
تحويل الطاقة من MeV إلى جول: 1 MeV يساوي 1.602176634 × 10^-13 جول. لذا، الطاقة لكل تفاعل D-T = 17.6 × 1.602176634e-13 = 2.8198 × 10^-12 جول. هذه القيمة ثابتة فيزيائيًا وتعتمد على فرق الكتلة بين النوى الداخلة والخارجة.
اضرب عدد التفاعلات (numReactions) في الطاقة لكل تفاعل (2.8198e-12 جول) للحصول على الطاقة الكلية بالجول: E_joules = numReactions × 2.8198e-12.
يمكنك اختياريًا تحويل الطاقة إلى وحدات أخرى مثل الكيلوواط-ساعة (kWh) أو أطنان مكافئة من مادة TNT. للتحويل إلى kWh، اقسم الناتج بالجول على 3.6e6. للتحويل إلى طن TNT، استخدم المعامل 4.184e9 جول لكل طن.
تذكر أن هذا الحساب يفترض كفاءة تحويل طاقة اندماجية بنسبة 100%، وهو مثالي. في الواقع، كفاءة المفاعلات النووية الاندماجية أقل بسبب خسائر الحرارة والتحويل.
أمثلة محلولة
تطبيقات عملية على طاقة الاندماج النووي بخطوات الحل كاملة.
الحل
أولاً، نحسب الطاقة بالجول: E = 10^18 × 2.8198e-12 = 2.8198 × 10^6 جول. لتحويلها إلى kWh: نقسم على 3.6e6: 2.8198e6 / 3.6e6 ≈ 0.7833 kWh. هذه الطاقة تعادل 78.33% من استهلاك منزل متوسط ليوم واحد (إذا كان الاستهلاك اليومي 30 kWh). أي أن 10^18 تفاعل توفر طاقة أقل من استهلاك منزل ليوم كامل. هذا يبين أن عدد التفاعلات الهائل مطلوب لتوليد طاقة عملية.
الحل
أولاً، نحول 15 كيلوطن TNT إلى جول: 1 طن TNT = 4.184e9 جول، إذن 15 كيلوطن = 15 × 4.184e12 = 6.276e13 جول. ثم نقسم على الطاقة لكل تفاعل: العدد = 6.276e13 / 2.8198e-12 ≈ 2.226 × 10^25 تفاعل. هذا رقم ضخم، ويوضح لماذا يصعب تحقيق الاندماج النووي المسيطر عليه للأغراض السلمية.
أمثلة محسوبة
قيم مُدخَلة ونتيجة محسوبة فعليًا بواسطة طاقة الاندماج النووي.
قيم مُدخَلة قياسية
- عدد التفاعلات
- 10