Знаймо

Додати знання

приховати рекламу

Цей текст може містити помилки.

Термоядерна реакція



План:


Введення

Схема реакції дейтерій-тритій
Анімована схема реакції дейтерій-тритій.

Термоядерна реакція (синонім: ядерна реакція синтезу) - різновид ядерної реакції, при якій легені атомні ядра об'єднуються в більш важкі ядра.


1. Походження терміну

Для того, щоб відбулася реакція синтезу, вихідні ядра повинні подолати силу електростатичного відштовхування (див. нижче), для цього вони повинні мати більшу кінетичну енергію. Якщо припустити, що кінетична енергія ядер визначається їх тепловим рухом, то можна сказати, що для реакції синтезу потрібна велика температура. Тому реакція названа "термоядерної".

2. Кулонівський бар'єр

Атомні ядра мають позитивний електричний заряд. На великих відстанях їх заряди можуть бути екрановані електронами. Однак для того, щоб відбулося злиття ядер, вони повинні зблизитися на відстань, на якому діє сильна взаємодія. Ця відстань - близько розміру самих ядер і у багато разів менше розміру атома. На таких відстанях електронні оболонки атомів (навіть якби вони збереглися) вже не можуть екранувати заряди ядер, тому вони відчувають сильне електростатичне відштовхування. Сила цього відштовхування, відповідно до законом Кулона, обернено пропорційна квадрату відстані між зарядами. На відстанях порядку розміру ядер величина сильної взаємодії, яке прагне їх зв'язати, починає швидко зростати і стає більше величини кулонівського відштовхування.

Таким чином, щоб вступити в реакцію, ядра повинні подолати потенційний бар'єр. Наприклад, для реакції дейтерій - тритій величина цього бар'єру становить приблизно 0,1 МеВ. Для порівняння, енергія іонізації водню - 13 еВ. Тому речовина, яка бере участь в термоядерній реакції, буде представляти собою практично повністю іонізовану плазму.

Якщо перевести 0,1 МеВ в температуру, то вийде приблизно 10 вересня До. Однак є два ефекти, які знижують температуру, необхідну для термоядерної реакції. По-перше, температура характеризує лише середню кінетичну енергію, є частинки як з меншою енергією, так і з більшою. Насправді в термоядерної реакції бере участь невелика кількість ядер, які мають енергію набагато більше середньої (т. зв. "Хвіст максвеллівський розподілу "). По-друге, завдяки квантовим ефектам, ядра не обов'язково повинні мати енергію, що перевищує кулонівський бар'єр. Якщо їх енергія трохи менше бар'єру, вони можуть з великою ймовірністю тунелювати крізь нього. Цей же факт тунелювання використовується в мюонне каталізі реакцій ядерного синтезу.

(1) D + T 4 He (3.5 MeV) + n (14.1 MeV)
(2) D + D T (1.01 MeV) + p (3.02 MeV) (50%)
(3) 3 He (0.82 MeV) + n (2.45 MeV) (50%)
(4) D + 3 He 4 He (3.6 MeV) + p (14.7 MeV)
(5) T + T 4 He + 2 n + 11.3 MeV
(6) 3 He + 3 He 4 He + 2 p
(7) 3 He + T 4 He + p + n + 12.1 MeV (51%)
(8) 4 He (4.8 MeV) + D (9.5 MeV) (43%)
(9) 4 He (0.5 MeV) + n (1.9 MeV) + p (11.9 MeV) (6%)
(10) D + 6 Li 2 4 He [1] + 22.4 MeV -
(11) p + 6 Li 4 He (1.7 MeV) + 3 He (2.3 MeV) -
(12) 3 He + 6 Li 2 4 He + p + 16.9 MeV
(13) p + 11 B 3 4 He + 8.7 MeV

3. Застосування

Застосування реакції ядерного синтезу як практично невичерпного джерела енергії пов'язано в першу чергу з перспективою освоєння технології керованого термоядерного синтезу (КТС). В даний час наукова і технологічна база не дозволяє використовувати УТС в промислових масштабах.

Разом з тим, некерована термоядерна реакція знайшла своє застосування у військовій справі. Вперше термоядерное вибуховий пристрій було випробувано в листопаді 1952 року в США, а вже в серпні 1953 року в Радянському Союзі зазнали термоядерное вибуховий пристрій у вигляді авіабомби. Потужність термоядерного вибухового пристрою (на відміну від атомного) обмежена лише кількістю використовуваного для його створення матеріалу, що дозволяє створювати вибухові пристрої практично будь-якої потужності.


Примітки

  1. Це сумарна запис паливного циклу DT реакції з відтворенням T через Li


Ядерні технології
Інженерія
Матеріали
Ядерна енергія
Головні теми
Типи реакторів
Інерціальної синтез Корпусних ядерний реактор Киплячий водо-водяний реактор 4-го покоління Реактор на швидких нейтронах Магноксовий Водо-водяний ядерний реактор Графіто-газовий ядерний реактор Газоохлаждаемий швидкий Реактор з жідкометалліческім теплоносієм На біжить хвилі Зі свинцевим теплоносієм Реактор на розплавах солей Важководяний ядерний реактор Надкритичної водоохолоджуваним Сверхвисокотемпературний З гранульованим паливом Інтегральний швидкий реактор SSTAR
Ядерна медицина
Медична візуалізація
Терапія
Ядерна зброя


Цей текст може містити помилки.

Схожі роботи | скачати

Схожі роботи:
Термоядерна зброя
Хімічна реакція
Реакція Вюрца
Політична реакція
Реакція Вассермана
Ланцюгова реакція
Потрійна гелієва реакція
Ланцюгова ядерна реакція
© Усі права захищені
написати до нас
Рейтинг@Mail.ru