Синтез ядра

При осуществлении термоядерной реакции синтеза ядра гелия из ядер изотопов водорода — дейтерия и трития — по схеме [c.343]

ДЕЛЕНИЕ И СИНТЕЗ ЯДРА Дефект массы [c.35]

При синтезе легких ядер в более тяжелые выделяется энергия. Четыре ядра водорода, соответствующим образом соединенные, образуют ядро гелия, причем выделяется энергия, соответствующая 0,7% их массы при синтезе ядра кислорода из четырех ядер гелия выделяется энергия, соответ- [c.150]

Наиболее устойчивым из известных в природе элементов является железо Ре. Ядра более легкие, чем ядра железа, могут отдавать нам энергию в сравнительно легко осуществимых реакциях синтеза ядра элементов, более тяжелых, чем железо, выделяют энергию в реакциях деления. Количество высвобождаемой энергии будет тем больше, чем дальше данный элемент отстоит от железа в периодической системе элементов. В связи с этим для производства атомной энергии имеют значение лишь ядра наиболее легких (водород) и наиболее тяжелых (уран) элементов. Именно поэтому так важен вопрос получения чистых изотопов отдельных элементов. [c.77]

При синтезе ядра гелия из четырех протонов [c.498]

Ядерные аспекты являются относительно простой частью проблемы управления термоядерной реакцией. Эксперименты на ускорителях элементарных частиц показали, что при столкновении ядер атомов легких элементов, в частности изотопов водорода, может произойти синтез ядра атома более тяжелого элемента и освобождение энергии. Значения скорости, или поперечного сечения, реакции невелики до тех пор, пока относительные скорости реагирующих ядер не становятся достаточными для того, чтобы преодолеть кулоновы силы отталкивания заряженных частиц и сблизить ядра друг с другом. Величины энергии, требуемые для получения таких скоростей, являются очень умеренными с точки зрения возможностей стандартных ускорителей, так как имеют порядок десятков кэв] однако, будучи переведены в тепловое движение и температуру, такие значения энергии оказываются эквивалентны сотням миллионов градусов. [c.552]

Рис. 12.12. Схема синтеза гелия из водорода по протонному циклу, происходящего в звездах с массой, не превышающей массы Солнца, в которых имеет место основная последовательность ядерных превращений. Плотность 10 г/см . Температура 10 К. Итоговый результат 4 ядра водорода ядро гелия выделенная энергия = 10 кВт-ч на фунт (2,2 X X 10 кВт-ч/кг) превращенного вещества.

В 62 будет введено понятие энергии активации для слияния (синтеза) ядер в одно более крупное ядро. На рисунке 96 изображена зависимость энергии активации от атомного номера Z. С возрастанием — энергия активации Sf уменьшается. Кривая В вы-л [c.305]

Энергия относительного движения ядер может быть увеличена путем повышения температуры. Поэтому повышение температуры приводит к быстрому возрастанию вероятности туннельного сближения ядер Ai и Л2. Сущность ядерных реакций слияния в том и состоит, что оголенные атомные ядра за счет своей кинетической энергии при столкновении преодолевают потенциальный барьер и подходят друг к другу на такое близкое расстояние что под действием ядерных сил сцепления они сливаются в единую систему — новое, более сложное ядро. Поскольку необходимая для слияния ядер кинетическая энергия подводится к ним как тепловая энергия, то такие ядерные реакции и называются термоядерными реакциями слияния (синтеза). [c.325]

Звезды и Солнце состоят в основном из водорода (по данным спектрального анализа, внешняя оболочка Солнца содержит 80% водорода, почти 20% гелия и на долю углерода, азота, кислорода приходится не более 1%), поэтому главное значение в жизни звезды имеют реакции синтеза ядер водорода в более тяжелые ядра, и в частности в ядра гелия аНе . [c.335]

Легко видеть, что необходимым условием для возможности цепной реакции синтеза является очень высокая температура. Действительно, при рассмотрении ядерных реакций, идущих под действием заряженных частиц, было показано, что в этих процессах существенную роль играет кулоновский барьер, который препятствует ядерному взаимодействию даже при Q > О, если кинетическая энергия бомбардирующей частицы недостаточно велика. У легких ядер кулоновский барьер невысок, но все же для эффективного протекания реакций даже со столь легкими ядрами как в реакциях (65.1) и (65.2) нужны дейтоны с энергией примерно 0,1 Мэе. [c.479]

Если бы мюон жил на несколько порядков дольше положенного ему времени жизни ( 10 с), то он сыграл бы решаюш,ую роль в катализе ядерного синтеза. Идея (Ф. Франк, 1947) этого катализа состоит в том, что в мезомолекулах, т. е. в молекулах, в которых электроны заменены на мюоны, ядра находятся близко друг к другу и могут вступать в ядерную реакцию синтеза, если она энергетически возможна. [c.342]

По современным спектроскопическим данным массовый состав вещества Вселенной таков около 70% водорода, 30% гелия и 1% более тяжелых элементов (углерода, кислорода и т. д.). Отсюда следует, что ядерные реакции в звездах должны быть термоядерными реакциями синтеза более тяжелых элементов из водорода. Из кривой зависимости удельной энергии связи ядра от массового числа (см. рис. 2.5) видно, что выделение ядерной энергии прекратится, когда все ядра водорода превратятся в ядра группы железа. Следовательно, полный запас ядерной энергии звезды составляет [c.603]

Большие возможности открываются в связи с освоением термоядерной энергии и созданием принципиально новых установок термоядерных реакторов, обеспечивающих управляемый термоядерный синтез. Остановимся на основах термоядерного синтеза и условиях его осуществления. В химических реакциях, как известно, участвуют только внешние оболочки атомов и молекул, тогда как ядра остаются неизменными. Так, реакция сгорания дейтерия (тяжелый изотоп водорода) в кислороде, сопровождаемая выделением теплоты Q, имеет вид [c.280]

Ядра могут преодолеть электростатический барьер, обусловленный взаимным отталкиванием ядер, только за счет кинетической энергии, и поэтому температура, при которой могут протекать термоядерные реакции синтеза, очень высока и составляет примерно 10 — 10 К. При такой температуре любое вещество находится в полностью ионизованном плазменном состоянии и состоит из ядер и свободных электронов. Реакция (7.2) энергетически более выгодна, так как протекает при температуре, примерно равной 4-10 К, тогда как для осуществления реакции (7.1) необходима температура около 310 К. [c.281]

Если — как сообщало Международное агентство по атомной энергии (МАГАТЭ) — разведанные мировые ресурсы каменного угля, торфа, нефти и природного газа составляют в пересчете на условное топливо около 3500 млрд, т, то ресурсы урана и тория, определяемые равными 15 млн. т, по запасам возможного для использования тепла эквивалентны 35 000 млрд, т угля, т. е. примерно в десять раз превышают запасы всего ископаемого органического топлива Дальнейшее неограниченное увеличение ресурсов ядерного горючего открывает овладение управляемыми термоядерными реакциями (реакциями синтеза ядер легких элементов), так как практически неистощим, например, запас такого легкого элемента, как дейтерий, в воде Мирового океана. Колоссальные энергетические ресурсы, скрытые в ядрах атомов, открывают неограниченные перспективы развития атомной энергетики. [c.173]

Трудность осуществления управляемого термоядерного синтеза заключается не в физической природе синтеза — она, действительно, очень проста. Возьмите два легких ядра и соедините их вместе. Полученное ядро всегда будет иметь меньшую массу, чем исходные ядра. Если два легких ядра, общее массовое число которых меньше 60, соединить вместе, то энергия полученного ядра на один нуклон должна увеличиться. В результате должна освободиться энергия в виде кинетической энергии продуктов синтеза. [c.203]

С помощью управляемой термоядерной реакции может быть облегчено решение проблемы надежного энергоснабжения. Уже более 20 лет советские и зарубежные ученые ведут поиск решения этой сложной проблемы, ставя перед собой цель создания электростанции на основе термоядерных реакторов. Топливом для таких реакторов должен быть дейтерий (тяжелые ядра водорода) и литий. В мировом океане содержится более 20-10 2 т тяжелого водорода. Примером реакции синтеза атомных ядер может служить реакция соединения ядер дейтерия Д и трития Т, в результате чего рождается ядро гелия и нейтрон. Общая энергия, выделяемая в этой реакции, 17,6 МэВ, причем [c.193]

В процессе углублений исследований ядерных процессов ученые сделали поразительные открытия. Оказывается, целесообразно не только делить атомное ядро урана и плутония, но также соединять тяжелые ядра водорода (дейтерий, тритий). При этом образуется благородный газ — гелий. При слиянии (синтезе) тяжелых ядер водорода высвобождается тепловая энергия, существенно превышающая энергию деления атомного ядра в расчете на 1 кг исходных атомов. Поэтому принципиально возможно создание реакторов на водородном топливе. Такие реакторы называются термоядерными. Над их разработкой сейчас работают ведущие ученые ряда стран. Большие работы этого направления проводятся и в СССР. Освещение перечисленных проблем, оценка перспектив использования новых источников энергии дана в 7 главе нашей книги. [c.174]

Ответ на этот вопрос смогла дать только ядерная физика. Оказалось, что единственный процесс, который может обеспечить энергией звезды,— это процесс ядерного синтеза, когда легкие ядра сливаются в более тяжелые. Невероятна, огромна выделяемая при этом энергия — при синтезе одного грамма гелия из водорода получается столько же энергии, как при сгорании 25 тонн самого лучшего угля Поставить ядерный синтез на службу человеку, обеспечить его поистине неисчерпаемым источником энергии — серьезнейшая задача, стоящая перед физиками в наши дни. [c.215]

Действительно, чтобы осуществить управляемый термоядерный синтез, нужно всего лишь разогнать ядра легких атомов до таких скоростей, чтобы при столкновениях они не разлетались в разные стороны, а сливались. Кроме того, таких атомных ядер должно быть достаточно много, чтобы столкновения и слияния были частыми событиями. Теоретически все довольно просто, но вот на практике... [c.216]

Первый путь — это реализация предложений, возникших в самом начале работ по термоядерному управляемому синтезу. Прежде всего физики решили создать солнечное вещество — плазму на Земле. Ученые подсчитали, что для того, чтобы в таком газе ядра атомов приобрели энергию, достаточную для их слияния при столкновении, плазму следует разогреть до температуры [c.216]

Таким образом, до тех пор пока физики не найдут способа использовать ядерную энергию, выделяющуюся путем слияния атомных ядер (термоядерного синтеза), будет интенсивно продолжаться строительство электростанций, работающих за счет расщепления атомного ядра. [c.9]

Синтез ядра 324—325 Синхротрон 70 Синхрофазотрон 71 Система центра инерции 266—267 Слабого поля случай 120 Слабое взаимодействие 361 Смещенные мультиплеты 364 Совпадений метод 343 Соотношение неопределенностей 75 Сопряжение зарядовое 351 Составное ядро 274 Спин нуклонов 107—ПО Спин-орбитальное взаимодействие 136, 186—188 Спнральпость 248 Спонтанное деление 100, 292, 298 Средняя длина пробега 24 [c.395]

Происхождение подавляющего большинства изотопов тяжёлых хим. элементов, начиная с углерода и кончая долгоживущими трансактиниевыми нуклидами (а возможно, и сверхтяжёлыми), обязано синтезу ядер в звёздах и во взрывах звёзд. Ядра элементов от углерода до никеля образуются в недрах звёзд в условиях высокой темп-ры в реакциях термоядерного синтеза. Ядра более тяжёлых элементов образуются, скорее всего, в массивных звёздах и во взрывах звёзд в результате последоват. реакций захвата нейтронов. Ядерный [c.364]

Известно, что полная энергия связи — энергия, необходимая для деления ядра на отдельные протоны и нейтроны, или, что то же самое, энергия, вьщеляющаяся при синтезе ядра из отдельных протонов и нейтронов. Если известна масса т ядра, состоящего из ZnpoTOHOB и —Z нейтронов, то его полная энергия связи будет равна [c.18]

Масс-спектром етры Молекулярно-струйные аппара Ионные источники Ускорители частиц Электронные микроскопы Вакуумные спектрографы Исслед. низк.темпер атур Получение тонких пленок Поверхостные явления Исследование плазмь Исследование синтеза ядра Высотные камеры Имитаторы космоса -Исследование материалов [c.61]

Сл( довательно, энергия ЛМс равна сумме кинетических энергий частиц, возникающих в процессе распада. Это соогношение играет важную роль в ядерной физике, указывая источник энергии при процессах деления ядер. В то же время если М (т f f- m2), то реакция может идти в противоположном направлении, обеспечивая термоядерный синтез. Соотношение (7.32) показывает, какая громадная энергия сосредоточена в атомном ядре. Если исходить из среднего значения дефекта масс, примерно равного 0,006 единицы массы на один нуклон, то окажется, что при объединении этих частиц и ядре выделяется энергия, достигающая около 6 МэВ на один нуклон, что в несколько миллионов раз больше энергии обьпгных химических реакций (1 — 2 эВ на атом водорода). [c.382]

Задача безопасного отвода радиоактивных продуктов работы реакторо В скоро станет чрезвычайно сложной. Поэтому начиная с 1950 г. внимание ученых было обращено на реакции синтеза легких ядер в ядра более тяжелые, т. е. стали исследоваться термоядерные реакции. С большой поспешностью повсюду стремятся решить проблему управляемых термоядерных реакций. [c.324]

В 2, П. 5 было показано, что кроме процесса деления тяжелых ядер может существовать еще один способ освобождения ядерной энергии — синтез легких ядер. Природа энергии Солнца и звезд подтверждает и практическую осуществимость реакций синтеза. Как известно, солнечная энергия освобождается в результате двух кольцевых процессов, называемых протоннопротонным и углеродно-азотным циклами, которые сводятся к последовательному преобразованию протонов в ядра гелия с выделением большого количества энергии. Продолжительность углеродно-азотного цикла составляет несколько десятков миллионов лет, а протонно-протонного — даже около 15 млрд. лет. Тем не менее из-за колоссального количества участвующих в циклах ядер Солнце непрерывно излучает огромную энергию. [c.478]

Нелинейные системы, которые мог/т быть представлены функциональными степенными рядами, называются аналитическими. Применение функциональных полиномов (или рядов) Вольтерра для описания систем, содержащих нелинейные звенья, позволяет в явном виде получить связь между входным и выходным сигналами. Кроме того, поскольку ядра функциональных полиномов, как будет показано ниже, выражаются через импульсные отклики линейных звеньев системы, то такой подход, как и в случае линейных систем, в приниипе позволяет решать задачу синтеза и оптимизации звеньев электронного тракта и сервоприводов ОЭП. [c.93]

Для общей ориентировки в вопросе о том, какие ядерные реакции являются экзотермическими, можно воспользоваться кривой удельной энергии связи (см. рис. 2.5). Из этой кривой видно, что в среднем удельная энергия связи с ростом массового числа А сначала растет, а затем при А 50—60 достигает максимума (называемого железным , так как значению А = 56 соответствуют ядра изотопов железа), после чего снова убывает. Ядерная реакция экзотермична, когда конечные ядра связаны сильнее начальных. Поэтому можно утверждать, что, как правило, экзотермическими для легких (например, А л 10) ядер будут реакции синтеза более крупных ядер, а для тяжелых — реакции расщепления ядра на достаточно крупные осколки. Наиболее сильно кривая удельной энергии связи наклонена на краях. Поэтому наиболее выгодными энергетически будут реакции синтеза для самых легких ядер, а реакции расщепления — для са мых тяжелых. Кроме того, из-за резкого пика в энергии связи а-частицы сильно экзотермическими являются некоторые реакции наилегчайших ядер с образованием а-частиц в конечном состоянии. [c.561]

Ядерная энергия — энергия связи нуклонов в ядре, освобождающаяся в различных видах при делении тяжелых и синтезе легких ядер. В последнем случае ее принято называть терлюядер-ной . [c.36]

Так, например, недавно выяснилось, что сблнечную активность, взрывные явления в ядрах галактик и в квазарах не удается объяснить в рамках теории термоядерного синтеза. Поскольку новые источники энергии открываются по мере проникновения все более глубоко в структуру вещества, возникла мысль о существовании вакуумной энергии . Космический вакуум представляется теперь сверхплотной средой с мелкозернистой структурой, а обычная материя есть разреженное состояние этой среды. При фантастической плотности в /см (вычисленной по этой теории) между зернами вакуума действуют огромные гравитационные силы, вызывающие такие местные искривления в пространстве-времени, что энергия вакуума оказывается как бы запечатанной в ячейках мелкозернистой структуры и поэтому никак не проявляется. Чтобы возбудить вакуум, надо с)((ать материю до огромной плотности, что в земных Условиях требует создания ускорителей во много миллиардов раз мощнее Серпуховского. Поэтому здесь вакуум остается абсолютной инертной пустотой . В космосе же необходимые плотности достигаются естественно в объектах, [c.180]

По теории структурного синтеза и по теории минимизации структур работы развивались в направлении методов, основанных на сравнении рабочих и запрещенных состояний, которые оказались наиболее эффективными как в отношении получаемых результатов, так и числа операций, необходимых для получения минимальных форм. Для получения общих минимальных форм был предложен так называемый метод проб, оказавшийся наиболее эффективным по числу операций. Оценка методов получения частных минимальных форм из общей потребовала исследования роста числа минимальных членов в зависимости от числа переменных. Были предложены методы ограничения перебора сверху и снизу. Развитие упомянутого выше метода проб привело к разработке весьма эффективного метода минимизации, основанного на выделении ядра и квазиядер. Этот метод затем был модифицирован для получения частных минимальных скобочных форм. Был также предложен алгоритм получения скобочных минимальных членов и скобочных минимальных форм. Было дано общее решение задачи получения абсолютных минимальных форм применительно к симметричным структурам. В области синтеза мостиковых структур был разработан метод узловых таблиц состояний, метод построения мостиковых структур на базе частных минимальных форм, с учетом неиспользуемых состояний, а также метод получения однозначных мостиковых бесновторных структур. На основе метода проб была создана настольная специализированная электронная машина для получения минимальных членов на шесть переменных. На базе модифицированного комбинаторного метода создан макетный образец машины для построения мостиковых структур. [c.276]

По мере того как накапливались данные о реакциях синтеза атомных ядер , теория Аткинсона — Хоутерма-на подвергалась некоторым изменениям. Если вспомнить раздел третьей главы об энергии связи, то там говорилось, что энергия может выделяться при синтезе любых двух ядер, сумма масс которых не превышает примерно 50 а. е. м. (см. стр. 43), Однако не все из этих реакций могут протекать в звездах, поскольку их прохождение зависит от определенных температур, плотности и состава звезды. Солнце в основном состоит из водорода, который постепенно превращается в гелий, и по сравнению с этой основной реакцией все остальные процессы ядерного синтеза, происходящие в Солнце, имеют второстепенное значение. Таким образом, реакция синтеза гелия из водорода является определяющей, и мы можем пренебречь остальными. Но оказалось, что данная реакция не может произойти непосредственно если бы такая реакция осуществлялась, то в ее результате должно образовываться ядро гелия-2 [c.93]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...