Ядерный синтез


Ядерный синтез
Схема реакции дейтерий-тритий
Ядерные процессы
Радиоактивный распад

Нуклеосинтез

Термоя́дерная реа́кция (синоним: ядерная реакция синтеза) — разновидность ядерной реакции, при которой легкие атомные ядра объединяются в более тяжелые ядра.

Происхождение термина

Для того, чтобы произошла реакция синтеза, исходные ядра должны преодолеть силу электростатического отталкивания (см. ниже), для этого они должны иметь большую кинетическую энергию. Если предположить, что кинетическая энергия ядер определяется их тепловым движением, то можно сказать, что для реакции синтеза нужна большая температура. Поэтому реакция названа «термоядерной».

Кулоновский барьер

Атомные ядра имеют положительный электрический заряд. На больших расстояниях их заряды могут быть экранированы электронами. Однако для того, чтобы произошло слияние ядер, они должны сблизиться на расстояние, на котором действует сильное взаимодействие. Это расстояние — порядка размера самих ядер и во много раз меньше размера атома. На таких расстояниях электронные оболочки атомов (даже если бы они сохранились) уже не могут экранировать заряды ядер, поэтому они испытывают сильное электростатическое отталкивание. Сила этого отталкивания, в соответствии с законом Кулона, обратно пропорциональна квадрату расстояния между зарядами. На расстояниях порядка размера ядер величина сильного взаимодействия, которое стремится их связать, начинает быстро возрастать и становится больше величины кулоновского отталкивания.

Таким образом, чтобы вступить в реакцию, ядра должны преодолеть потенциальный барьер. Например, для реакции дейтерий-тритий величина этого барьера составляет примерно 0,1 МэВ. Для сравнения, энергия ионизации водорода — 13 эВ. Поэтому вещество, участвующее в термоядерной реакции будет представлять собой практически полностью ионизированную плазму.

Если перевести 0,1 МэВ в температуру, то получится примерно 109 К. Однако есть два эффекта, которые снижают температуру, необходимую для термоядерной реакции. Во-первых, температура характеризует лишь среднюю кинетическую энергию, есть частицы как с меньшей энергией, так и с большей. На самом деле в термоядерной реакции участвует небольшое количество ядер, имеющих энергию намного больше средней (т. н. «хвост максвелловского распределения»). Во-вторых, благодаря квантовым эффектам, ядра не обязательно должны иметь энергию, превышающую кулоновский барьер. Если их энергия немного меньше барьера, они могут с большой вероятностью туннелировать сквозь него. Этот же факт туннелирования используется в мюонном катализе реакций ядерного синтеза.

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

См. также



Wikimedia Foundation. 2010.

Смотреть что такое "Ядерный синтез" в других словарях:

  • ЯДЕРНЫЙ СИНТЕЗ — ЯДЕРНЫЙ СИНТЕЗ, производство всех химических элементов, которые существуют во Вселенной, из одного или двух простых атомных ядер. Считается, что ядерный синтез произошел из за освобождения большого количества ЯДЕРНОЙ ЭНЕРГИИ во время космогенеза …   Научно-технический энциклопедический словарь

  • ядерный синтез — — [http://www.eionet.europa.eu/gemet/alphabetic?langcode=en] EN nuclear fusion Combination of two light nuclei to form a heavier nucleus with release of some binding energy. (Source: MGH) [http://www.eionet.europa.eu/gemet/alphabetic?langcod… …   Справочник технического переводчика

  • ЯДЕРНЫЙ СИНТЕЗ — слияние двух ядер (см.) с различными массовыми числами, приводящее к образованию одного ядра с большим массовым числом, или нескольких ядер, каждое из которых характеризуется меньшим массовым числом, чем исходные …   Большая политехническая энциклопедия

  • ЯДЕРНЫЙ СИНТЕЗ — термоядерный синтез, реакция слияния легких атомных ядер в более тяжелые ядра, происходящая при сверхвысокой температуре и сопровождающаяся выделением огромных количеств энергии. Ядерный синтез это реакция, обратная делению атомов: в последней… …   Энциклопедия Кольера

  • ядерный синтез с магнитным удержанием — branduolinė magnetiškai palaikoma sintezė statusas T sritis radioelektronika atitikmenys: angl. magnetically confined fusion; magnetic confinement fusion vok. Kernfusion mit magnetischer Retention, f rus. ядерный синтез с магнитным удержанием, m… …   Radioelektronikos terminų žodynas

  • Холодный ядерный синтез — Это статья о неакадемическом направлении исследований. Пожалуйста, отредактируйте статью так, чтобы это было ясно как из её первых предложений, так и из последующего текста. Подробности в статье и на странице обсуждения …   Википедия

  • лазерный ядерный синтез — lazerinė branduolinė sintezė statusas T sritis radioelektronika atitikmenys: angl. laser nuclear fusion; laser nucleosynthesis; laser induced nuclear fusion vok. Laserfusion, f; Laserkernfusion, f; Laserkernsynthese, f rus. лазерный ядерный… …   Radioelektronikos terminų žodynas

  • управляемый ядерный синтез — valdomoji branduolinė sintezė statusas T sritis radioelektronika atitikmenys: angl. controlled nuclear fusion vok. gesteuerte Fusion, f; gesteuerte Kernsynthese, f rus. управляемый ядерный синтез, m pranc. fusion nucléaire contrôlée, f …   Radioelektronikos terminų žodynas

  • ЯДЕРНЫЙ РЕАКТОР — ЯДЕРНЫЙ РЕАКТОР, устройство, в котором реакция ДЕЛЕНИЯ АТОМНОГО ЯДРА (а иногда ЯДЕРНЫЙ СИНТЕЗ см. ТОКАМАК) используется для выработки энергии или для производства радиоактивных веществ. Топливом в ядерном реакторе служат тяжелые радиоактивные… …   Научно-технический энциклопедический словарь

  • Ядерный распад — Ядерная физика Атомное ядро · Радиоактивный распад · Ядерная реакция Основные термины Атомное ядро · Изотопы · Изобары · Период полураспада · Ма …   Википедия

Книги

Другие книги по запросу «Ядерный синтез» >>