Термоядерные реакции

Термоядерные реакции.

1.    1. Термоядерными реакциями называются экзотермические ядерные реакции синтеза легких ядер в более тяжелые. Термоядерные реакции эффективно происходят при свервысоких температурах порядка 10⁷ – 10⁹ К. При термоядерных реакциях выделяется весьма большая энергия, превышающая энергию, которая выделяется при делении тяжелых ядер. Например, при слиянии ядер дейтерия ₁Н² и трития ₁Н³ в ядро гелия ₂Не⁴ :

                            ₁Н² +  ₁Н³  ----   ₂Не⁴  + ₀n¹ ,

Выделяется энергия, приблизительно равная 3,5 Мэв на один нуклон. В реакциях деления энергия на один нуклон составляет около 1 МэВ. Энергетическая выгодность термоядерной реакции объясняется тем, что удельная энергия связи в ядре гелия значительно превышает удельную энергию связи ядер изотопов водорода.

2.                 Для слияния легких ядер необходимо преодолеть потенциальный барьер, обусловленный кулоновским отталкиванием протонов в одноименно положительно заряженных ядрах. Для слияния ядер водорода  ₁Н² их надо сблизить на расстояние r, приблизительно равное 3*10^-15 м. Для этого нужно совершить работу, равную электростатической потенциальной энергии отталкивания ke²/r ? 0,1 МэВ. Эти ядра могут сблизиться на такое расстояние, если их кинетическая энергия 3/2kT , будет равна 0,1 МэВ. Это возможно при Т=2*10⁹ К. Практически по ряду причин температура, необходимая для термоядерных реакций снижается на два порядка и составляет 10⁷ К.

3.     3. Температура порядка 10⁷ К характерна для центральной части Солнца. Спектральный анализ излучения Солнца показал, что в веществе Солнца, как и многих других звезд, имеется до 80% водорода и около 20% гелия. Углерод, азот и кислород составляют не более 1% массы звезд. При огромной массе Солнца количество этих газов достаточно велико.

4.     4. Осуществление термоядерных реакций в земных условиях создаст огромные возможности для получения энергии.  Дейтерий, необходимый для наиболее эффективной реакции содержится в воде морей и океанов(в виде молекул Н₂О и D₂О). его количества хватит на сотни миллионов лет. Тритий можно получать в ядерном реакторе в результате облучения жидкого лития(запасы которого огромны) нейтронами:

                     ₀n¹ + ₃Li⁶ ---- ₂Не⁴ + ₁Н³.

   5. Одним из важнейших преимуществ УТС является то, что в отличие от реакций деления тяжелых ядер, в результате термоядерного синтеза не образуются радиоактивные отходы.

   Условия, близкие к тем, которые реализуются в недрах солнца, были осуществлены в водородной бомбе.