Синтез атомных ядер

Итак, термоядерные реакции — это реакции синтеза атомных ядер, эффективно протекающие при сверхвысоких температурах (десятки и сотни миллионов градусов) и способствующие поддержанию этих температур за счет большого энерговыделения. [c.325]

Синтез атомных ядер [c.193]

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 этой книге мы не будем рассматривать третий закон термодинамики, так как он не столь важен для общего понимания процессов, связанных с проявлением ядерной энергии, таких, например, как деление и синтез атомных ядер. Однако прежде чем перейти к более детальному описанию этих процессов, кратко рассмотрим вопросы об эквивалентности массы и энергии и о превращении массы в энергию. [c.33]

Общие сведения, верная энергия освобождается в виде тепловой в процессе торможения продуктов ядерного деления цли синтеза атомных ядер, движущихся с большими скоростями, и поглощения их кинетической энергии веществом теплоносителя. [c.18]

Большие удельные потоки переноса энергии возникают в случаях, когда носителями являются частицы больших энергий, перемещаемые с большой скоростью потоки электронов, нейтронов, атомов и молекул при высоких температурах и т. п. Большими удельными потоками энергии сопровождаются также процессы фазовых, химических и атомных превращений вещества (конденсация паров, кипение жидкостей, сублимация, плавление, горение, деление и синтез атомных ядер). [c.12]

ЯРД на термоядерном синтезе. В этих двигателях используется управляемая реакция объединения (синтеза атомных ядер, которая является еще не решенной проблемой номер один для физики наших дней. Рабочее тело, как предполагают, будет обтекать шнур высокотемпературной дейтериевой плазмы и изгоняться из ракеты со скоростью до 100 км/с, причем реактивное ускорение составит 10 —10 [1.9, 1.17]. [c.40]

Большая часть наших знаний о плазме получена из исследований газового разряда. В настоящее время интерес к изучению плазмы резко возрос в связи с проблемой энергетического использования термоядерных реакций синтеза легких ядер, а также в связи с использованием плазмы в качестве пара (рабочего вещества) в МГД-генераторах. При большой температуре газа, когда он находится в. состоянии плазмы и частицы движутся с большими скоростями, становятся возможными преодоление кулоновского потенциального барьера при столкновениях атомных ядер и их синтез. Практически особо важное значение представляет возбуждение термоядерных реакций в дейтерии, так как в этом случае такие реакции должны идти при относительно меньших температурах (Г 10 К). Горение ядер дейтерия в результате их синтеза в а-частицы приводит к выделению большой энергии. [c.215]

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]

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]

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]

Первое экспериментальное подтверждение осуществимости ядерного синтеза для отдельных атомных ядер было получено Резерфордом и его коллегами по Кавендишской лаборатории в 1934 году. [c.93]

ИЛИ же существует некий теоретический предел такого синтеза Те знания, которыми мы обладали в отношении структуры атомных ядер и их стабильности, привели некоторых теоретиков к установлению предела на атомном номере 137. По другим теориям, это число надо снизить до 100 Опыт рассудит эти предсказания [c.182]

Процессы первого типа — процессы синтеза легких ядер непрерывно идут во Вселенной, являясь источником лучистой энергии звезд, и лежат в основе термоядерного синтеза (водородная бомба). Процессы второго типа —деление тяжелых ядер —используются для получения энергии в атомной энергетике. [c.39]

В последние двадцать лет началось практическое использование новых энергетических ресурсов, а именно энергии, освобождаемой при превращениях атомных ядер. Сейчас за счет ядерных ресурсов покрывается менее 1% мирового потребления энергии (в США— около 2%). Однако целесообразность и преимущества этого нового источника энергии настолько очевидны, что позволяют с уверенностью предсказать быстрый рост ядерной энергетики при этом будут использованы ядерные реакторы различных типов, в первую очередь на медленных нейтронах, а затем и реакторы-размножители на быстрых нейтронах. Более отдаленной представляется перспектива использования энергии термоядерного синтеза легких элементов, которая полностью снимает угрозу исчерпания энергетических ресурсов. [c.139]

Реакции, в ходе которых происходит слияние простых атомных ядер в более сложные, то есть синтез ядер, носят название термоядерных. Именно они являются источником колоссальной энергии, излучаемой звездами, в том числе и нашим Солнцем. В этой звездной реакции четыре ядра водорода, сливаясь, образуют одно ядро атома гелия. В этом случае выделяется огромная энергия. Однако науке удалось пока искусственно осуществить только термоядерные реакции взрывного характера — они используются в так называемом водородном атомном оружии. В направлении осуществления управляемых термоядерных реакций, которые могли бы [c.677]

УПРАВЛЯЕМЫЙ ТЕРМОЯДЕРНЫЙ СИНТЕЗ (УТС), процесс слияния лёгких атомных ядер, проходящий с выделением энергии, при высоких темп-рах в регулируемых, управляемых условиях. УТС пока ещё не реализован. Для осуществления реакций синтеза [c.784]

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]

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]

То, что ядерный синтез представляет собой более мощный источник энергии, чем ядерное деление, объясняет, почему при одинаковом весе зарядов водородная бомба по своему действию гораздо разрушительнее атомной. Правда, процессы ядерного синтеза, происходящие в водородной бомбе и предложенные для использования в будущих термоядерных реакторах, начинаются не с ядер водорода (протонов), а с ядер дейтерия или даже трития. Некоторые из этих реакций синтеза, начинающихся с дейтерия или трития, даны в табл. 6. Две из них уже упоминались среди реакций, происходящих в Солнце, однако последнее, как мы знаем, само производит (синтезирует) свой дейтерий из водорода. Почему же в качестве термоядерного топлива мы предпочитаем использовать редкие изотопы водорода — дейтерий или тритий, а не имеющиеся в изобилии протоны (ядра водорода-1) [c.95]

Т. и. дают возможность изучать атомные ядра, далеко отстоящие от линии стабильности, и осуществлять синтез трансурановых элементов с атомными номерами Z>100, особенно в области Z> ПО—120, где теория предсказывает существование относительно долгоживущих ядер ( остров стабильности ). С помощью Т. и. синтезированы элементы с Z= 102—112. [c.193]

Атомные электростанции. Для использования энергии атомного ядра с целью выработки электрической энергии наибольший интерес представляют два типа ядерных реакций деление и синтез ядер. В настоящее время в энергетике используются только реакции деления ядер тяжелых элементов. [c.11]

Раскрытие алгоритма самоуправляемого синтеза стабильных природных атомов позволяет прогнозировать ядра тяжелых атомов их атомный номер, структуру, определяемую соотношением между числом протонов и числом нейтронов, а также коридоры меры стабильности и адаптивности структуры ядер атомов к росту массы. Задача прогноза состоит в установлении, существует ли порог способности ядер атомов к перестройке своей структуры при росте массы атома Если он есть, то ядро атома должно обладать способностью при росте массы бесконечно 80 [c.80]

Однако создание атомной бомбы и возможность развить в ней значительные температуры (практически звездные) дает некоторую надежду, что в будущем в той или иной форме будут использовать выделяемую при синтезе энергию. На фиг. 98 показаны экзоэнергетические реакции синтеза ядер. [c.152]

Реакция деления тяжелых ядер не единственный путь высвобождения атомной энергии. Ученые нашли и другой путь — реакция слияния (синтеза) ядер легких элементов, Известно, что устойчивость ядра определяется равновесием ядерных и электростатических сил. Ядерные силы стягивают протоны и нейтроны в единое целое, как силы поверхностного натяжения стягивают молекулы воды в каплю. Эти силы уравновешивают силы отталкивания одноименно заряженных частиц — протонов. Ранее шла [c.22]

Те р м о д и н а м и к а — наука о преобразовании энергии. Ее возникновение в конце лервой четверти прошлого столетия было вызвано необходимостью научного обоснования принципа действия и методов расчета тепловых двигателей. Однако в своем дальнейшем развитии благодаря универсальности и изяшеству своих методов термодинамика перешагнула границы теплоэнергетики и ее методы анализа с большим успехом стали применять во многих других областях знаний, нередко весьма далеких от теплоэнергетики. Можно с уверенностью сказать, что изучение свойств веществ и особенности изменения их состояния — это, в сущности, изучение процессов превращения энергии. От явлений микромира до процессов в галактиках, от простого механического перемещения до сложнейших биологических процессов, всевозможные физические и химичес1 ие превращения, электромагнитные и гравитационные явления, распад и синтез атомных ядер, рождение и гибель звезд — во всем этом оп ределяющую роль играют превращения энергии. Поэтому исследования во всех таких случаях проводят с привлечением термодинамических методов. [c.6]

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]

В этот период в СССР, США, Англии проводятся крупные исследования в области управляемых термоядерных реакций синтеза легких атомных ядер. В частности, советскими физиками под руководством Л. А. Арцимовича и М. А. Леонтовича проводились работы по созданию контролируемой термоядерной реакции синтеза в мощном газовом разряде. При этом встретился ряд серьезных трудностей, и проблема остается пока нерешенной. [c.14]

Отдельным направлением являются поиски использования энергии, образующейся при синтезе тяжелых ядер водорода — дейтерия и трития. Этот процесс носит название термоядерного. В отличие от атомной энергии, где происходит расщепление атомов урана и плутония, в термоядерном процессе происходит слияние тяжелых атомных ядер водорода. При слиянии этих ядер водорода высвобождается значительное количество энергии, намного большее по сравнению с атомной энергией. Термоядерный процесс был вт<--крдаи осуществлен в известной водородной бомбе. [c.176]

Из содержания последних глав книги Гарднера чи-телю будет ясно, что овладение управляемым синтезом ядер явится стопроцентным решением всех энергетических проблем, которые могут волновать человечество. Во-первых, запасы этой энергии безграничны во-вторых, ее получение ее связано с загрязнением Земли задиоактивнъши отходами. А все это очень важно. Зедь, несмотря на оптимистическое отношение ряда экономистов к проблеме энергетического голода , будто бы грозящего нашей планете, в частности, полагающих, что как бы то ни было, но разного сорта топливом мы обеспечены примерно на тысячу лет, все же большинство специалистов считают получение энергии за счет слияния атомных ядер проблемой номер один. [c.10]

Стандартная горячая модель хорошо объясняет наблюдаемое обилие (относит, содержание) первичного (т. е. возникшего на этом этапе эволюции Вселенной) Не в астрофиз. объектах ( 22% по массе). Однако образование более тяжёлых ядер на ранней стадии расширяющейся Вселенной становится невозможным, т. к. уменьшение темп-ры и плотности вещества ограничивает реакции синтеза и не позволяет преодолеть т. н. щели в спектре масс атомных ядер при массовых числах А = Ъ и 8, обусловленные отсутствием в природе стабильных нуклидов Не, Ве. Образование следующих за [c.364]

УПРАВЛЯЕМЫЙ ТЕРМОЯДЕРНЫЙ СИНТЕЗ (УТС) — процесс слияния лёгких атомных ядер, проходящий с выделением энергии при высоких темп-рах в регулируемых управляемых условиях. УТС пока ещё не реализован. Для осуществления реакций синтеза реагирующие ядра должны быть сближены на расстояние порядка 10 см, после чего процесс их слияния происходит с заметной вероятностью за счёт туннельного эффекта. Для преодоления потенц. барьера сталкивающимся лёгким ядрам должна быть сообщена энергия 10кэВ, что соответствует темп-ре 10 К. С увеличением заряда ядер (порядкового номера Z) их кулоновское отталкивание усиливается и величина необходимой для реакции энергии возрастает. Эфф. сечения (р, р)-реакций, обусловленных слабыми взаимодействиями, очень малы. Реакции между тяжёлыми изотопами водорода (дейтерием и тритием) обусловлены сильным взаимодействие.м и имеют сечение на 22—23 порядка выше (см. Термо.ндерные реакции). Различия в величинах энерговыделения в реакциях синтеза не превышают одного порядка. При слиянии ядер дейтерия и трития оно составляет 17,6 МэВ. Большая скорость этих реакций и относительно высокое энерговыделение делают равнокомпонентную смесь дейтерия и трития наиб, перспективной для решения проблемы УТС. Тритий радиоактивен (период no.tyраспада 12,5 лет), не встречается в природе. Следовательно, для обеспечения работы термоядерного реактора, используютцего в качестве ядерного горючего тритий, должна быть предусмотрена возможность его воспроизводства. С этой целью рабочая зона реактора может быть окружена слоем лёгкого изотопа лития, в к-ром будет идти реакция [c.230]

ТЕРМОЯДЕРНЫЕ РЕАКЦИИ — реакции слияния (синтеза) легких атомных ядер в более тяжелые, происходящие при очень высоких темн-рах ( -10 ° и выше). Поскольку ядра с наибольшей энергией связи (см, также Упаковочный множитель) на 1 нуклон находятся в средней части периодич. системы Менделеева, Т. р. являются, как правило, процессами образования более плотно упакованных ядер из более рыхлых и потому сопровождаются выделением энергии (точнее, выделением в продуктах реакции избыточной кинетич. эне])гии, равной увеличению полной энергии связи). Т. о., сам механизм экзоэнергетич. сдвига к средней части периодич. системы (слияние) здесь противоположен тому, к-рый имеет место при делении ядер. Большое эперговыделение в ряде Т. р. обусловливает их важность для астрофизики, ядерной и прикладной физики дополнительный интересный аспект Т. р. —их важная роль в дозвездных и звездных процессах синтеза ядер химич. элементов. [c.176]

МОЛЕКУЛА. 1. Введение. Молекула — наименьшая устойчивая частица вещества, обладающая его химич. свойствами. М. состоит из атомных ядер и электронной оболочки, образованной внешними валентными электронами атомов внутренние эл( ктро-ны, находящиеся на глубоких уровнях, в образовании М. участия не принимают. Состав и строение М. данного вещества не зависит от способа его получения. Ппервые понятие о М. было введено в химии в С11ЯЗИ с необходимостью отличать М. как наименьшее количество вещества, вступающее в химич. реакции, от атома как наименьшего количества данного элемента, входящего в состав М. (Международный Конгресс в Карлсруэ, 1800). В случае одноатомных молекул (нап 5., ине )тных газов) понятия М. и атома совпадают. Прямое экспериментальное доказательство существования М. впервые было получено Ж. Перреном при изучении броуновского движения. Основные закономерности строения М., т. е. последовательность взаимодействий атомов в М., были установлены также в результате химич. исследований — анализа и, гл. обр., синтеза химич. соединений. [c.280]

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]

В 1939—45 была впервые освобождена ядерная энергия с помощью цепной реакции деления ядер урана и создана атомная бомба. В 1955 в СССР была построена первая атомная электростанция (г. Обнинск). В 1952 была осуществлена реакция термоядерного синтеза и создана водородная бомба. Одна из важнейших задач, к-рая стоит перед человечеством,—создание управляемого термоядерного синтеза, к-рое позволило бы во многом рещить энергетич. проблемы. В большом масщтабе ведутся эксперим. и тео-ретич. работы по созданию горячей дейтерий-тритиевой плазмы, необходимой для термоядерной реакции отечеств. установки типа токамак являются, по-видимому, самыми перспективными в этом направлении. [c.320]

ЧТО трансурановые элементы обнаруживают большее сходство с актинием, чем со своими гомологами по периодической системе. По этой причине нет оснований обкидать значительного различия в химических li металлургических свойствах америция, кюрия и других тяжелых элементов с атомным номером до 100, которые могут быть получены в будущем. Экспериментальные данные показывают, что элементы с атомным номером ниже 88 не могут создавать цепную реакцию. Только ограниченное Ч11СЛ0 тяжелых изотопов, изготовленных человеком, имеют достаточно большой полу-период распада, чтобы быть пригодными в качестве ядерного горючего. Большинство из них обладает ос-активностью. Эффективные сечения делений для всех таких изотопов не были опубликованы. Необходимо отметить, что должны быть найдены другие долгоживущие изотопы, примыкающие к основным стабильным изотопам. Можно ожидать, что один или несколько из этих изотопов могут служить в качестве ядерного горючего. С другой стороны, из кривой энергии связи ядер (см. фиг. 2 в первом томе) видно, что в случае легких ядер на одну частицу приходятся большие количества энергии. Так, например, при синтезе Не из протонов и нейтронов получается в семь раз больше энергии на частицу, чем при распаде. [c.325]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...