Синтез гелия из водорода. Термоядерные реакции

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]

Такой реакцией является реакция синтеза ядер атомов элемента гелия (порядковый номер 2) из ядер атомов водорода (изотопов водорода —дейтерия ]№ и трития 1Н ). Эту термоядерную реакцию можно записать так [c.343]

Звездный гелий (гелий Вселенной) является продуктом термоядерной реакции синтеза ядер водорода, протекающей на Солнце и звездах по протонно-протонному циклу. Два протона на огромной скорости (вследствие высокой температуры в звезде) сталкиваются, соединяются с образованием дейтрона, состоящего из одного протона и одного нейтрона. При столкновении дейтрона с другим протоном будет испущен у-квант и образуется частица Не . Атомы Не могут столкнуться с другой аналогичной частицей при этом образуется общее ядро Не с испусканием двух протонов. На 1 кг синтезированного гелия освобождается 175 млн. квт-ч энергии. Сказанное можно представить схемой [c.11]

Синтез гелия из водорода. Термоядерные реакции 52 [c.527]

Одним из источников энергии излучения солнца и звезд является термоядерная цепная реакция синтеза гелия из водорода. Возбудителями цепей в этой реакции выступают протоны, а промежуточным продуктом — неустойчивый изотоп гелия Не . Последовательность элементарных актов имеет следующий вид [c.247]

Различные температурные условия и состав звезд разных типов, таких, как гиганты, звезды средней величины и карликовые звезды, подтверждают представления о протекании на них множества термоядерных реакций. Например, из ядер простейшего по составу элемента — водорода— в результате постадийного ядерного синтеза может образовываться гелий [c.442]

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]

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]

Термоядерные реакции сопровождаются выделением колоссального количества энергии (см. стр. 40). Так, в результате приведенной реакции синтеза гелия из водорода должна выделиться огромная энергия, равная 6,87 Мэе, или 644 млн. кдж (154 млн. /скал) на 1 г водорода. Она в 3 млн. раз больше, чем энергия, выделяемая при сжигании водорода, и в 15 млн. раз больше энергии, получаемой при сжигании высококалорийного каменного угля. [c.45]

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]

Примером термоядерной реакции может служить синтез ядра гелия из ядер водорода. Эта реакция, называемая углеродным циклом (рис. 104), служит источником энергии большого класса звезд. В каждом цикле захватываются четыре протона (ядра водорода) и испускается одна а-частица (ядро гелия оНе>) и два позитрона. Ядро углерода дС восстанавливается к концу цикла. Продолжительность одного цикла на солнце—около миллиона лет. [c.273]

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]

Наряду с тепловыми электростанциями, использующими химическую энергию, источниками которой являются уголь, нефть и газ, начинает завоевывать признание атомная энергия, носителем которой в настоящее время практически прежде всего является уран. Первая атомная электростанция, давшая промышленный ток, была построена в 1954 году в СССР, а в 1959 году со стапелей был спущен атомоход Ленин . С тех пор построено много более мощных атомных электростанций. Запасы урана достаточно велики, он дешев для транспортировки, отдаленность мест его добычи не имеет экономического значения. Если в будущем удастся осуществить управляемую термоядерную реакцию, то есть синтез ядер гелия из водорода, то топливо (водород, получаемый из воды) для производства электроэнергии мы будем иметь практически в неограниченном количестве. [c.21]

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]

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]

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]

Солнце - звезда с радиусом примерно 6,96 10 км и массой приблизительно 1,99 кг среднее расстояние от Земли до Солнца составляет 1,5 10 км. Солнце на 75 % мае. состоит из водорода и на 25 % - из гелия. Температура Солнца изменяется примерно от 5 10 К в центре до 5800 К на поверхности. Считается, что источником энергии Солнца является постоянное превращение атомов водорода в гелий в реакциях термоядерного синтеза. Видимая область Солнца, в которой генерируется большая часть достигающей Земли электромагнитной энергии, называется фотосферой. [c.294]

Термоядерная реакция осуществлена пока только в форме взрыва водородной бомбы. Нужные для реакции колоссальные температуры достигаются предварительным взрывом атомной бомбы, которая является своего рода запалом для осуществления синтеза ядер гелия из ядер изотопов водорода. [c.344]

Дальнейший синтез химических элементов продолжается в недрах звезд. Этапы этого синтеза сменяют друг друга при повышении температуры. В процессе конденсации в протозвезду межзвездного газа, состоящего из водорода и гелия, в результате гравитационного сжатия температура повышается, и снова становится возможной реакция образования гелия из водорода. (На нашем Солнце, по-видимому, в настоящее время это главный энергопроизводящий процесс, хотя, как будет сказано ниже, оно прошло и другие этапы звездной эволюции). 3)тот этап характеризуется температурами, не превышающими 20 млн градусов. После ядер Не наиболее устойчивыми являются ядра С и 0. Термоядерная эпоха образования таких ядер (Т 10 К) наступает после того, как истощится, выгорит , водород в процессах первого этапа. В эту эпоху в плотных выгоревших ядрах звезд-гигантов возможно непосредственное образование углерода и кислорода (конечно, не атомов, а ядер) по реакциям [c.8]

В начале 50-х годов мир был напуган взрывом водородной бомбы. Это были первые неуправляемые термоядерные реакции, выпущенные на волю человеком. Кое-кто считал, что это прогресс на пути к контролируемому ядерному синтезу теперь, мол, требуется лишь обуздать Н-бомбу. Какая ошибка Ведь бомба остается бомбой. Цель ни в коем случае не оправдывает средства. С тех пор прошло уже более четверти века. Учитывая бурное развитие науки и техники, можно сегодня с полным правом спросить себя почему мы не продвинулись вперед с созданием искусственного Солнца на Земле Что нужно еще сделать, чтобы разрешить, наконец, великую проблему трансмутации — превращение водорода и его изотопов в гелий [c.215]

В принципе возможно большое число реакций термоядерного синтеза. между ядрами пяти элементов таблицы Д. И. Менделеева, а именно водорода, гелия, лития, бериллия и бора. Для ближайшего будущего имеет значение так называемая дейтериево-три-тиевая реакция, в ходе которой дейтерий и тритий (тяжелый н сверхтяжелый изотопы водорода) превращаются в ядра гелия. В результате слияния двух ядер выделяется огромная энергия — [c.80]

Термоядерные реакции сопровождаются выделением колоссального количества энергии (см. с. 9). Так, в результате приведенной реакции синтеза гелия из водорода должна выделиться огромная энергия, равная 6,87 МэВ, или 644 млн. кДж, на 1 г водорода. Она в [c.661]

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]

Примечание. Термоядерные реакции в водородной бомбе осуществлены путем последовательного сочетания двух процессов 1) расщепление ядра атома трансуранового элемента в атомной бомбе, помещенной в водородной бомбе (при взрыве атомной бомбы создается сверхвысокая температура) 2) реакция синтеза гелия из изотопов водорода дейтерия и трития (продолжительность менее миллионной доли секунды). [c.527]

Термоядерный источник энергии. Реакция термоядерного синтеза — соединения четырех ядер водорода в ядро гелия, происходящая в глубине Солнца, являетск неисчерпаемым [c.256]

Почти все формы жиани на Земле получают необходимую им энергию прямо или косвенно от Солнца, т. е. от протекающих в нем реакций термоядерного синтеза, в результате которых водород превращается в гелий. В процессе этого синтеза часть массы переходит в энергию, излучаемую в космическое пространство. Небольшая доля этой энергии достигает поверхности Земли и поглощается здесь хлорофиллом и вспомогательными пигментами, содержащимися в зеленых растениях. Сложные химические механизмы в хлоропластах клеток зеленых растений обеспечивают запасание этой энергии в форме углеводов [Сх(НгО)у], образующихся из двуокиси углерода (СОг) и воды (Н2О) в процессе фотосинтеза в качестве побочного продукта этого процесса выделяется кислород. Когда за- тем углеводы окисляются в процессе дыхания до СО2 и Н2О, запасенная в них энергия высвобождается и может быть использована организмом. [c.19]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология