Гелий термоядерный синтез

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]

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]

Выделением большого количества энергии сопровождается не только деление тяжелых атомов, но и объединение двух легких ядер в одно более тяжелое (термоядерный синтез). Колоссальное количество энергии выделяется, например, при соединении ядер водорода, приводящем к образованию гелия. [c.178]

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]

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]

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]

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]

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]

В настоящее время исследуется практическое осуществление термоядерного синтеза по так называемой дейтериево-тритиевой реакции, в ходе которой дейтерий и тритий превращаются в ядра гелия гНе с выделением в ходе слияния двух ядер огромной энергии (17,6 МэВ) и одного нейтрона. [c.17]

В решении энергетической проблемы, которая для человечества в наше время является первостепенной, огромное значение имеет осуществление управляемой термоядерной реакции. Овладение, например, термоядерным синтезом атомов гелия из ядер дейтерия (О) и трития (Т) может служить неисчерпаемым источником энергии [c.74]

Проблема управляемого термоядерного синтеза в своей основе содержит идею использования колоссальной энергии реакций синтеза гелия или трития из дейтерия [c.253]

За последние годы было доказано, что главным процессом, поддерживающим температуру и излучение Солнца на постоянном уровне, служит термоядерный синтез гелия из атомов водорода [c.196]

При переходе к грамм-атомным количествам это отвечает 28,69725 мг, или 0,02869725 9 102° = 2,5827525 10 эрг = = 6,17587-10 /скал = 2,6781 -10 эв Итак, общий эффект термоядерного синтеза в расчете на один г-атом образовавшегося гелия равен 28,70 мг, что отвечает 26,87 млн. эв. [c.202]

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]

Теория дает следующие значения энергетических эффектов термоядерного синтеза гелия для водородных звезд, сходных по массе с Солнцем, при разных температурах [c.203]

Изучение процесса слияния четырех водородных атомов в один атом гелия объясняется, конечно, не только стремлением познать природу звезд и, в частности, нашего Солнца, но еще и тем, что в настоящее время термоядерный синтез гелия осуществляется искусственно в земных лабораториях, предвещая наступление в недалеком будущем новой эры широкого использования человеком ядерной энергии. [c.204]

ТЕРМОЯДЕРНЫЙ СИНТЕЗ ГЕЛИЯ, КАТАЛИЗИРУЕМЫЙ [c.205]

Кластеры углерода относятся у категории кластеров с сильной атомной связью. Атомы углерода формируют кластеры легче, чем какой-либо элемент периодической системы, что подтверждается, например, повсеместным образованием сажи. Кроме широкого применения в процессах горения, углерод один из наиболее распространенных во вселенной элементов после водорода, гелия и кислорода. Кроме того, это первый стабильный элемент, который возникает в процессе термоядерного синтеза, вовлекающего водород и гелий после большого взрыва , положившего начало Вселенной. Известно, что звезды красные гиганты испускают в межзвездное пространство офомное количество углерода и, вероятно, звездная пыль состоит из углеродных кластеров. Однако кроме технологических аспектов и звездных аспектов углеродные кластеры представляют собой широкое поле деятельности в области физики и химии. Кластеры углерода в лабораторных условиях получаются лазерным или дуговым испарением и разделяются по массам с помощью масс-спектрометра. Получающий при этом масс-спектр носит бимодальный характер с числом атомов п <14 — малые углеродные кластеры и п > 24 — фуллерены. Эта глава также включает два раздела малые углеродные кластеры и фуллерены. [c.282]

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]

Т. широко используется в реакциях термоядерного синтеза. Так, реакция 1НЗ- -1Н2=2Не +ге идет с выделением 17,6 Мэе на один атом гелия (101 ккал на [c.135]

Сейчас считается выгодным выделять гелий только в тех случаях, если его содержание в природном газе не меньше 0,1%. Запасы такого газа все время убывают, и пе исключено, что они будут исчерпаны еще до конца нашего века. Однако проблема гелиевой недостаточности к этому времени, вероятно, будет решена — частично за счет создания новых, более совершенных методов разделения газов, извлечения из них наиболее ценных, хотя и незначительных по объему фракций, и частично благодаря управляемому термоядерному синтезу. Гелий станет важным, хотя и побочным, продуктом деятельности искусственных солнц . [c.41]

Упомянутые исследователи были не единственными и не первыми из тех, кто занимался загадкой солнечной энергии, искал решений и находил правильные ответы. Сегодня мы знаем, какие мощные усилия предпринимаются в высокоразвитых промышленных странах, чтобы осуществить на Земле процессы, протекающие на Солнце. По осторожным оценкам, термоядерные реакторы начнут работать лишь в 2000-м году. Такая оценка мало понятна, ибо в специальной литературе прошлых лет уже были сообщения о том, что проблема термоядерного синтеза разрешена или разработаны пути ее разрешения. Быть может, здесь тот же случай давно известный процесс превращения водорода в гелий будет покоиться в забвении прошлого и надо будет воскрешать его вновь,— так же, как в свое время тайный рецепт алхимиков для получения золота [c.212]

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]

Синтез тяжелых ядер атомов из более легких, например получение ядер гелия из ядер дейтерия, сопровождается выделением огромного количества энергии. Только ири получении 4 г гелия нз дейтерия выделяется более 16,736 млн. кДж теплоты, этот процесс непрерывно происходит на Солнце при температуре около 20 млн. градусов. Освобождающуюся энергию называют термоядерной (в отличие от энергии атомного распада). Можно считать, что Солнце — это гигантский ядерный реактор, водород— космическое горючее, а солнечная энергия — ядерная энергия (см. гл. И, 12). [c.274]

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]

Термоядерные процессы. Источником энергии Солнца (и других звезд) является не распад, а синтез атомных ядер, причем основное значение имеет образование гелия из водорода по суммарной схеме [c.529]

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

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]

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]

По самым оптнмистически.м оценкам, запасов углеводородного топлива хватит не более чем на 1000 лет (некоторые утверждают, что даже на 100 лет). Предположим, что весь дейтерий извлечен и реакция термоядерного синтеза, дающего гелий, осуществлена. На какой период вре.мени хватит этих запасов энергии Предположите, что доступен весь [c.346]

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

Справочник химика 21

Химия и химическая технология