Yakıt genel anlamda – oksijenle reaksiyona giren, ısı veren herhangi bir yanıcı malzeme. Uygulamada ise, sadece belirli bir sıcaklıkta tepkime veren, yüksek bir kalori değerine sahip olan ve mevcut yollarla yeterli miktarda elde edilebilecek maddeler yakıt olarak kabul edilir. Yanıcı elementler (çoğunlukla karbon ve hidrojen) ve oksijen arasındaki kimyasal reaksiyona yanma denir. Bu işlem sonucunda, reaksiyon ürünleri (genellikle karbondioksit ve su buharı) reaksiyona giren bileşenlerden oluşur ve ısı üretilir.
20. yüzyılın ortasında. İnsanlar, sanayi üretimin hızlı bir şekilde gelişmesinin ve beraberindeki enerji talebindeki hızlı büyümenin öngörülebilir gelecekte dünyadaki doğal organik yakıt rezervlerinin tükenmesine yol açacağının farkına varmaya başladılar. Dünyanın birçok ülkesinde sonuç olarak, atom reaktörleri kullanarak elektrik enerjisi üretmek için, atom enerjisinin gelişimi için programların uygulanmasını hızlandırmaya başladılar. Organik yakıt rezervlerinin tükenmesi, elektriğe olan talebin ve çevre kirliliğinin artması, nükleer enerjinin katkısının zamanla artacağını göstermektedir. Bununla birlikte, nükleer santrallerin çevre üzerinde de zararlı etkileri olabilir. Dünya topluluğu nükleer santrallerdeki kazalardan ve radyoaktif atıkların elden çıkarılmasından endişe duyuyor. Bu nedenle, nükleer zincir reaksiyonunu (nükleer fisyon reaksiyonu) kullanan modern nükleer enerji santrallerinin yerini almak için tasarlanan ana enerji kaynağı, termonükleer füzyonun kontrollü reaksiyonunu kullanan enerji santralleri üzerinde çalımalar sürdürülmekte. Ayrıca, güneş ışığının enerjisine bağlı olan diğer doğal enerji kaynaklarının daha geniş kullanım olanakları üzerine araştırmalar devam etmektedir. Örneğin, dünyanın bazı bölgelerinde güneş pilleri konut ve endüstriyel binaları ısıtmak için kullanılmakta. Yakıt ve enerji tasarrufu teknolojileri geliştirilmektedir. Rüzgâr enerjisinin, deniz dalgalarının ve gelgitlerin, jeotermal enerji kaynaklarının ve biyokütle enerjisinin pratik kullanım olasılıkları üzerine araştırmalar, değişik derecelerde yürütülmektedir.
Nükleer Yakıtlar
Nükleer fisyon ilkesine dayanan modern santrallerde uranyum yakıt olarak kullanılmaktadır. Uranyum cevheri işlenir ve zenginleştirilir; Bir atom reaktörü için olan yakıtta, 235 kütle sayısına sahip olan uranyum izotop konsantrasyonu% 2-4 olmalıdır. Harcanan nükleer yakıt geri dönüştürülebilir ve bazı parçalanabilir malzemeler yeniden üretilebilir. Bu süreçte, doğal nükleer yakıtta bulunan toryum ayrıca bölünebilir uranyum izotopuna da dönüştürülebilir. Doğada, uranyum-235 az miktarlarda bulunur, bu nedenle nükleer yakıt ihtiyacının çoğaltıcı reaktörler tarafından karşılanması zorunlu hale gelecektir. Uranyumun aksine, nükleer füzyon yoluyla enerji üretmek için kullanılabilecek olan dünyadaki döteryum rezervleri (kütle sayısı iki olan bir hidrojen izotop) neredeyse sınırsızdır. Bir metreküp deniz suyu, 200 ton yağ yakılırken salınan enerji miktarını kontrollü bir termonükleer reaksiyonda üretmek için yeterli olan döteryum miktarını içerir. Nükleer füzyon reaksiyonu için bir başka yakıt – trityum – doğada daha az yaygındır, ancak aynı zamanda tüm dünya organik yakıt rezervlerini enerji olarak değiştirebilir.
Yüksek Enerjili Kimyasal Yakıtlar
Uçaklar, roketler ve uzay araçları özel yüksek enerjili yakıtlar gerektirir. Havacılık ve havacılıkta kullanılan uçaklar için iki ana motor tipi vardır. Atmosferik oksijenin oksitleyici bir madde olarak kullanıldığı hava jetli motorların yakıtı, yüksek kalori değerine (yüksek bir yanma ısısı) sahip olmalıdır. Ek olarak, bu yakıtın termal olarak kararlı olması gerekir. Bir uçağın en yüksek teknik performansını elde etmek için, bu tür bir yakıt aynı zamanda yüksek bir yoğunluğa da sahip olmalıdır (böylece belirli bir miktarda büyük miktarda yakıt tedarik edilebilir). Bu nedenle, havacılık teknolojisinde sorun, yüksek yoğunluklu ve yüksek özgül yanma ısısı ile karakterize edilen yakıtı bulmakta yatmaktadır. Yüksek yoğunluğa sahip olan çoğu yakıtın yanma ısısı düşüktür. Halen, jet motorlarının çoğu yakıt olarak gazyağı veya benzinle çalışıyor. Bununla birlikte, daha yüksek yoğunluğa sahip olacak özel hidrokarbon bileşiklerinin karışımları üzerinde çalışmalar sürdürülmektedir.
