Ядерные реакции синтеза термоядерные

Важным видом ядерных реакций являются термоядерные реакции. Это реакции слияния (синтеза) атомных ядер в более сложные. В качестве примера термоядерной реакции можно привести суммарное уравнение синтеза ядер гелия из ядер водорода (протонов) [c.661]

В связи с тем что в ядрах образовавшихся красных гигантов, состоящих из гелия, не происходят ядерные реакции, ядра таких звезд претерпевают дальнейшее гравитационное сжатие, за счет которого увеличиваются температура до 100 млн. град и плотность до нескольких сотен тысяч граммов на кубический сантиметр. В этих условиях и начинается новый термоядерный процесс — слияние ядер гелия, который так же, как и термоядерный процесс синтеза гелия, не осуществлен еще в лабораторных условиях на Земле. Происходит образование ядер С через промежуточную стадию, которая может быть записана следуюш м образом [c.117]

Как известно, энергия выделяется не только при делении ядер, но и при их синтезе, т. е. при слиянии более легких ядер в более тяжелые. Задача в этом случае состоит в том, чтобы, преодолев электрическое отталкивание, сблизить легкие ядра на достаточно малые расстояния, где между ними начинают действовать ядерные силы притяжения. Так, например, если бы можно было заставить два протона и два нейтрона объединиться в ядро атома гелия, то при этом выделилась бы огромная энергия. С помощью нагрева до высоких температур в результате обычных столкновений ядра могут сблизиться на столь малые расстояния, что ядерные силы вступят в действие и произойдет синтез. Начавшись, процесс синтеза, как показывают расчеты, может дать такое количество теплоты, которое нужно для поддержания высокой температуры, необходимой для дальнейших слияний ядер, т. е. процесс будет идти непрерывно. При этом получается такой мощный источник тепловой энергии, что ее количество можно контролировать только количеством необходимого материала. В этом и состоит сущность проведения управляемой термоядерной реакции синтеза. [c.13]

Изучение закономерностей ядерных реакций позволяет создать теорию происхождения химических элементов и их распространенности в природе. Согласно данным ядерной физики и астрофизики синтез и превращение химических элементов происходят в процессе развития звезд. Образование атомных ядер осуществляется либо за счет термоядерных реакций, либо — реакций поглощения ядрами нейтронов. [c.16]

В основе теории развития элементов на звездах лежит представление о том, что химический состав звезды является функцией ее возраста. У молодых звезд, примером которых может служить Солнце, преобладающими элементами являются водород и гелий последний образуется из водорода в результате термоядерного синтеза, обусловливающего энергетические процессы на звезде. Последовательность ядерных реакций, приводящих к синтезу гелия из водорода на звездах, была обоснована Г. Бете (1938 г.). Эта схема, называемая циклом Бете, состоит из сле ющих последовательных реакций С1"+ №->№ С + Н [c.63]

Рис. 12. Ядерные реакции синтеза эйппиейнця и фермия в первом термоядерном взрыве. Каждый захват нейтрона (горизонтальные стрелки) добавляет одну единицу массы, а каждый 3-распад (вертикальные стрелки) приводит к увеличению атомного номера на единицу, не изменяя при этом атомный вес.

Реакции слияния (синтеза) легких ядер в более тяжелые возможны лишь при очень высокой температуре (порядка 10 К и выше), при которой энергия одноименно заряженных ядер достаточна для преодоления их взаимного отталкивания и слияния. Поэтому реакции ядерного синтеза получили название тер.чоядер-ных реакций. В природных условиях термоядерные реакции протекают лишь в недрах звезд. Термоядерные реакции сопровождаются выделением колоссального кoлitчe твa жертии. Так, в результате синтеза гелия из водорода с выделением позитронов (р ) [c.15]

Изучение ядерных реакций открыло путь к практическому использованию внутриядерной энергии. Оказалось, что наибольшая энергия связи нуклонов в ядре (в расчете на один нуклон) отвечает элементам средней части периодической системы. Это означает, что как при распаде ядер тяжелых элементов на более легкие (реакции деления), так и при соединении ядер легких элементов в более тяжелые ядра (реакции термоядерного синтеза) должно выделяться большое количество энергии. [c.95]

Вычислить дефект ядерной массы в граммах, имеющий место при термоядерной реакции синтеза [c.80]

В ядерной энергетике — топливо для атомных и для проектируемых термоядерных электростанций, изготовление мишеней для инерциального термоядерного синтеза, применения, основанные на малом или, наоборот, большом сечении поглощения нейтронов теми или иными изотопами (конструкционные материалы в реакторостроении, замедлители и поглотители нейтронов), использование изотопов для получения других стабильных и радиоактивных изотопов в ядерных реакциях на ускорителях и реакторах. [c.37]

Новые применения ядерной техники в управляемом термоядерном синтезе. В настоящее время во ВНИИ ядерной физики РФ ведутся работы по прямому преобразованию энергии ядерных реакций в лазерное излучение оптического диапазона [2]. Задача инерционного термоядерного синтеза решается на установке Искра-5 с применением 12-канального лазера с суммарной мощностью излучения 30 кДж и длительностью импульса 0,3 не. Оптические зеркала направляют 12 лазерных лучей на мишень диаметром 2 мм лазерное излучение трансформируется в рентгеновское излучение, которое обеспечивает 3000-кратное сжатие сферической мишени диаметром 0,03 мм, содержащей дейтерий-тритиевую смесь. Нри этом радиус мишени уменьшается в 14 раз. Сейчас создается установка Искра-6 , мощность которой будет в 10 раз превышать мощность установки Искра-5 . [c.27]

Сочетание этих двух реакций и лежит в основе термоядерного синтеза. Для того чтобы ядерная реакция синтеза гелия из водорода началась, исходные вещества необходимо нагреть до температуры 100 ООО 000°С. Поэтому такая реакция получила название термоядерной. В земных условиях она может быть осуществлена за счет ядерной реакции деления урана 235, при которой достигается температура, необходимая для реализации термоядерной реакции. Задача современной науки заключается в том, чтобы термоядерную реакцию сделать управляемой. [c.33]

На этом принципе и основаны ядерные реакции синтеза, или термоядерные реакции. Поскольку средняя энергия связи наиболее значительно изменяется в области самых легких ядер, то энергия, выделяющаяся при синтезе этих ядер, будет наибольшей. [c.273]

Искусственные превращения элементов. Уже упоминалось об исследовании ядерных реакций с помощью циклотрона. Искусственные ядерные превращения лежат в основе практического использования ядерной энерги) — это реакции деления ядер и термоядерный синтез. [c.69]

Для того чтобы началась реакция ядерного синтеза, необходимо достичь температуры порядка миллиона градусов. Поскольку единственным известным в настоящее время средством достижения таких температур являются реакции ядерного деления, для возбуждения реакции водородного синтеза используется атомная бомба, основанная на реакции деления. Это обстоятельство делает маловероятным проведение самоподдерживающейся цепной реакции ядерного синтеза (термоядерной реакции), управляемой подобно тому, как это осуществляется в ядерном реакторе для реакций деления . Предполагается, что энергия, вьщеляемая звездами и в их числе нашим Солнцем, образуется в результате реакций ядерного синтеза, аналогичных указанным выше реакциям. В зависимости от возраста и температуры звезды в таких реакциях могут принимать участие ядра углерода, кислорода и азота, а также изотопы водорода и гелия. [c.437]

В настоящее время еще окончательно не решен вопрос о природе ядерных реакций, которые приводят к вспышкам Сверхновых звезд. Один из вариантов теорий вспышки Сверхновой можно представить следующим образом. Рассмотренные выше равновесные процессы, приводящие к синтезу элементов группы железа, являются, как правило, экзотермическими. Так как равновесные реакции протекают за очень короткое время, то и тепло, выделяемое в них, может очень быстро увеличить температуру вещества промежуточного слоя, которое состоит из легких элементов. В этом слое протекают термоядерные процессы типа углеродно-азотного и натриево-неонового циклов. [c.134]

Таковы в самых общих чертах основные положения современной теории синтеза химических элементов, которая, безусловно, находится на правильном пути. Она исходит из положений, что химические элементы образуются на всех стадиях эволюции звезд в разнообразных ядерных процессах термоядерных реакциях синтеза гелия из ядер водорода в их различных вариантах, реакциях присоединения ядер гелия, слияния ядер углерода, медленных и быстрых процессах присоединения нейтронов и, наконец, быстрых равновесных процессах. Каждому состоянию звезды соответствуют определенные ядерные процессы синтеза элементов, и, наоборот, когда заканчивается стадия того или иного ядерного процесса, звезда переходит в качественно новое состояние. Таким образом, эволюция звезды и синтез элементов — два взаимосвязанных и взаимообусловленных процесса. [c.140]

Первый вариант — термоядерный синтез. Он имеет значительно большее выделение энергии в единичном акте ядерной реакции, но пока его удаётся использовать практически только в термоядерных взрывах (если не принимать во внимание Солнце, которое является природным реактором термоядерного синтеза и энергия которого обеспечивает жизнь на Земле). Второй процесс — деление тяжёлых ядер — лежит в основе современной ядерной энергетики. С помощью ядерных реакторов деления урана сегодня вырабатывается около 17% всего мирового количества электроэнергии. [c.113]

Ядерный синтез. Источником энергии солнца и звезд служат реакции ядерного синтеза (термоядерные реакции), т. е. процессы слияния легких ядер с образованием более тяжелых. В результате ряда реакций с участием ядер атомов водорода и изотопов углерода, азота и кислорода образуются ядра гелия и позитроны (частицы, во всем подобные электронам, но несущие положительный заряд). Основное уравнение можно записать следующим образом [c.52]

Одно из важнейших практических приложений физики изотопов лёгких элементов связано с проблемой управляемого термоядерного синтеза. Речь идёт о разработке и создании промышленного термоядерного реактора — экономичного и относительно безопасного в сравнении с реакторами деления источника энергии. Немалая роль в этих работах отводится поиску оптимального состава ядерного топлива. Рассматриваются как одно-, так и многокомпонентные смеси лёгких элементов, однако окончательный выбор в пользу только одного топливного цикла ещё не сделан. Изучение свойств лёгких изотопов и возможности их наработки, понимание механизмов ядерных реакций между лёгкими ядрами и знание точных величин сечений этих процессов имеет при этом существенное значение. [c.233]

Недавно была предпринята новая попытка уточнения модели для лазерного термоядерного синтеза, где дополнительно исследована роль нетепловых ядерных реакций в DT + Li мишени [43]. Численное моделирование проводилось на основе модели связанных транспортных и гидродинамических процессов [44]. Были учтены все реакции первого поколения в системе DT + + Li, рассеяние заряженных частиц и нейтронов, реакция развала дейтронов D(n,2n)H, и процессы нетеплового синтеза D + T, D + D и D + Li на ускоренных в нейтронном рассеянии ядрах трития и дейтерия. Типичные результаты в случае объёмного механизма зажигания топлива представлены [c.242]

Реакция (16.1.2а) в термоядерных реакторах становится заметной при температурах D/T смеси 5 10 К, т.е. при энергиях 7 5 кэВ столкновения ядер d и t. При таких энергиях вероятность преодоления кулоновского барьера отталкивания между ядрами уже достаточно высока (см. рис. 16.2.1,6) и скорость ядерной реакции достаточна для само-поддерживающейся реакции синтеза. [c.253]

Термоядерные реакции. В соответствии с графиком, приведенным на странице 186, возможны два пути освобождения внутриядерной энергии распад наиболее сложных ядер на более простые и синтез простых ядер из наипростейших, в частности синтез ядер гелия из ядер водорода. Такие ядерные реакции носят название термоядерных. Термоядерные реакции осуществимы лишь при температурах порядка миллионов и десятков миллионов градусов. Из них осуществлен лишь синтез гелия из тяжелых изотопов водорода [c.193]

ЯДЕРНОЕ ГОРЮЧЕЕ — вещество, в к-ром протекают ядерные реакции с выделением полезной энергии. В настоящее время известны ядерные реакции только 2 типов, приводящие к освобождению энергии в практич. масштабах реакции деления тяжелых ядер и реакции синтеза легких ядер. Соответственно этому Я. г. подразделяется на делящиеся вещества и термоядерное горючее. [c.539]

Нейтроны, необходимые для этой ядерной реакции, дает в. фыв атомного капсюля водородной бомбы, он же создает условия (температуру порядка 50 миллионов градусов) для реакции термоядерного синтеза. [c.54]

Из формулы видно, что малым изменениям массы т отвечают огромные изменения энергии Е, так как коэффициентом пропорциональности является скорость света с, взятая в квадрате. При механических, тепловых и химических процессах из.менения энергии столь незначительны, что соответствующие изменения массы ускользают от наблюдения. Однако при ядерных реакциях формула Эйнштейна приобретает практический смысл. В термоядерном синтезе из.менения массы достигают 1%, что отвечает выделению огромной энергии, которую можно направить на цели созидания и разрушения. [c.26]

Синтез гелия из водорода, как и все ядерные реакции, нуждается в энергии возбуждения (активации), но она исключительно мала, около 0,1 Мэв. В обычных химических реакциях источником энергии активации является тепловое движение (кинетическая энергия) молекул (см. стр. 277). Для возбуждения ядерных реакций обычно используют искусственно ускоренные частицы или частицы с большой энергией, излучаемые радиоактивными элементами. Можно осуществить ядерные реакции термическим путем. Для этого необходимы более высокие температуры, чем для химических реакций. Такими высокими температурами обладают некоторые звезды, на которых, следовательно, могут осуществляться термоядерные реакции. Теплота, выделенная при этих реакциях, поддерживает высокую температуру звезд. Температура внутри солнца порядка 10— 20 млн. градусов. Весьма вероятно, что это обусловлено синтезом ядра гелия из ядер водорода. [c.784]

Термоядерные реакторы. В настоящее время многие страны разрабатывают проекты термоядерных реакторов, которые бы превращали энергию в реакциях ядерного синтеза (термоядерных реакциях) в электрическую энергию. Этот процесс должен предусматривать следующие стадии [c.188]

Ядерный синтез представляется очень привлекательным источником энергии, поскольку легкие изотопы более распространены, а продукты ядерного синтеза, как правило, не радиоактивны. Поэтому такой процесс не должен приводить к столь сильному загрязнению окружающей среды, как ядерное деление. Однако его трудность заключается в том, что для преодоления отталкивания между ядрами необходима очень высокая энергия. Такая энергия достижима при сверхвысоких температурах. В связи с этим реакции ядерного синтеза получили название термоядерных реакций. Минимальная температура, необходимая для осуществления какого-либо ядерного синтеза, определяется условиями слияния ядер Н и Н в реакции [c.273]

Для этой реакции необходима температура 40000000 К. Высокие температуры, требующиеся для инициирования процесса ядерного синтеза, удалось получить при взрыве атомной бомбы. Это было осуществлено в термоядерной, или водородной, бомбе. [c.273]

Тяжёлая вода, характеризуясь высокой теплоёмкостью, являясь апро-тонным растворителем, обладает также низким сечением захвата тепловых нейтронов дейтерием а = 0,0015 барн), которое в 200 раз меньше, чем для лёгкого изотопа водорода — протия а = 0,3 барн). Тяжёлая вода по замедляющей способности в отношении нейтронов в 3-4 раза эффективнее графита. Отмеченные обстоятельства обеспечивают использование тяжёлой воды в качестве теплоносителя и замедлителя нейтронов в энергетических и исследовательских ядерных реакторах, в ЯМР-спектроскопии, в фундаментальных научных исследованиях, связанных с изучением структуры атомного ядра. Тяжёлая вода, так же как и входящий в её состав дейтерий, широко используется при производстве большой гаммы дейтерий содержащих меченых химических соединений, широко применяющихся в медицине, биологии, в различных отраслях химии, в ядерной физике, в ЯМР и других видах спектроскопии. В виде дейтерида лития дейтерий входит в состав термоядерного оружия. По общему убеждению специалистов, в будущем дейтерий наряду с тритием станет компонентом топлива энергетических термоядерных реакторов, в первом поколении которых будет осуществлена реакция синтеза Т (В, п) Не + 17,6 МэВ. Эта реакция в сравнении с другими реакциями синтеза, предполагающими участие изотопов водорода, характеризуется наибольшим энерговыделением и, как следствие, наименьшим расходом дейтерия (100 кг/год на 1 ГВт электрической мощности). [c.210]

Зона А. Эта зона охватывает область ядерных явлений. Сюда относятся радиоактивные превращения, термоядерный синтез, спонтанное деление ядер, многообразные ядерные реакции, возникающие под воздействием частиц большой энергии (миллионы электрон-вольт и у-лучей высокой жесткости — фотоядерные реакции). В этой же зоне расположен источник ядер отдачи ( горячих атомов). Это область, с которой связаны радиохимия н радиоактнвационный анализ. [c.43]

В настоящее время термоядерное горючее используется только в нестационарных — взрывных — источниках энергии, т. к. достаточно высокие темн-ры для инициирования реакций синтеза достижимы сейчас лишь при взрывах ядерных заналов (делительного характера). Термоядерное горючее исиользуется в термоядерном оружии в виде сжиженного водорода (Н , смесь Н -ННз) пли в виде гидрида окружающего запал. При взрыве дает Н , который затем реагирует с Н . Созданные мировые запасы термоядерного горючего эквивалентны энергии взрыва, исчисляемые сотнями миллиардов тонн тротила. [c.540]

РЕСУРСЫ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ - включают все виды ресурсов топливных, а также запасы гидроэнергии, ядерного горючего, энергии ветра, энергии солнечной радиации, геотермич. энергии (подземное тепло воды и пара). Технич. прогресс открывает новые источники Р. 3. Большие возможности расширения Р. э. появляются в связи с разработкой проблемы практич. иснользования энергии ядерного синтеза (термоядерной реакции). [c.443]