Синтез гелия из водорода

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.

Звёзды с М= Л/0. Время жизни такой звезды на ГП (точка А на рис. 1) ок. 10 лет, а её строение аналогично строению Солнца. На протяжении этой стадии в центр, областях звезды водород перегорает в гелий. Когда масса гелиевого ядра достигает 10% массы звезды, становится заметным отход от ГП (точка В). Небольшое увеличение светимости на участке А В связано с уменьшением непрозрачности из-за уменьшения числа электронов при синтезе гелия из водорода. После выгорания водорода в центре звезды и образования гелиевого ядра отвод энергии из него может компенсироваться только энергией, [c.490]

Синтез гелия из водорода [c.194]

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]

Атомную энергию можно использовать не только при помощи деления ядер атомов, но и путем их соединения, т. е. при помощи реакций синтеза или слияния, являющихся термоядерными реакциями (например, путем образования гелия из водорода). [c.11]

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 г. в СССР, а в 1959 г. со стапелей бьш 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, т.е. синтез ядер гелия из водорода, то топливо (водород, получаемый из воды) для производства электроэнергии мы будем иметь практически в неограниченном количестве. [c.25]

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

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]

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]

Большое содержание водорода и гелия в хромосфере Солнца дало основание для предположения, что водород в звездах превращается в гелий. Образование ядер гелия из четырех ядер водорода сопровождается выделением большого количества энергии, достаточного, чтобы сохранились огромные температуры, при которых протекает синтез. [c.223]

Ядерный синтез. Реакция синтеза заключается в слиянии легких ядер и образовании тяжелых ядер при чрезвычайно высоких температурах. Многие склонны считать ядерный синтез панацеей от всех проблем, связанных с энергоснабжением, после того как будет разработана соответствующая технология. Потенциальные преимущества здесь действительно кажутся значительными. Исходное топливо — дейтерий встречается практически в неограниченных количествах и доступен при незначительных затратах. Продуктом ядерной реакции является гелий — нетоксичное и нерадиоактивное вещество. Отсутствует опасность выхода из-под контроля цепной реакции. Уровень радиоактивности относительно низок. Некоторые специалисты считают, что отсутствует возможность похищения материалов для производства ядерного оружия, хотя другие отмечают, что тритий, тяжелый изотоп водорода, масса которого в три раза превышает массу обычного водорода, ведет себя в процессе подобно дейтерию (масса которого вдвое превышает массу обычного водорода), тритий же используется в водородных бомбах. [c.230]

Основная проблема, связанная с реакцией ядерного синтеза, состоит в разработке технологии, способной удерживать газ заряженных частиц, плазму при температуре порядка многих миллионов градусов в течение довольно длительного времени для того, чтобы высвободить нужное количество энергии, в то время как плазма находится в изолированном состоянии. Известны два способа, с помощью которых управляют этим процессом метод магнитных полей и метод удерживания атомов тяжелого водорода с помощью мощных лазеров. Первый метод имеет несколько вариаций, из которых наиболее известна токамак [слово тока-мак составлено из первых слогов русских слов тороидальный (то), камера (ка) и магнитный (мак)]. Этот метод представляет собой наиболее легкий путь осуществления ядерного синтеза, в котором участвуют дейтерий и тритий и который протекает в удерживаемой с помощью магнитных полей плазме при температуре более 100 млн. °С. Конечными продуктами реакции синтеза являются ионы гелия (Не ) и нейтроны. Около 80% высвобождаемой в результате синтеза энергии приходится на нейтроны. Высокая кинетическая энергия этих частиц должна быть преобразована в тепло и использована для расширенного. воспроизводства трития путем абсорбции энергии в слое лития. Системы переноса тепла и преобразования в тепло, которые являются следующей ступенью, аналогичны используемым в ядерных реакторах деления. При осуществлении второго метода лазерный луч направляют на скопление атомов дейтерия-трития с разных [c.230]

Гораздо большее количество энергии могут дать термоядерные реакции, в ходе которых из изотопов водорода—дейтерия н трития — получается гелий. При этих реакциях количество выделяющейся теплоты настолько велико, что экономически оправдывается добыча дейтерия из морской воды, хотя в ней его содержится всего 1/6300 часть. Так как количество океанской воды на планете колоссально, считается, что освоение управляемой термоядерной реакции даст человечеству практически неограниченный источник энергии. Освоение управляемых термоядерных реакторов представляет очень большие трудности, требуются большие как теоретические, так и экспериментальные работы. По данным академика Е. П. Велихова, работы по управляемому термоядерному синтезу подошли к завершению физического этапа исследований и получению плазмы с термоядерными параметрами. Считается, что в первой половине будущего века термоядерная энергетика уже начнет играть большую роль в общих системах энергоснабжения. [c.271]

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]

На пути к ядерной энергетике. Всем известны трудности, с которыми встречается человечество из-за быстрого роста потребности в электроэнергии. Преодолеть их окончательно можно только путем создания термоядерных реакторов, таких устройств, в которых осуществляется управляемый синтез легких ядер, например двух ядер тяжелого водорода с образованием ядра гелия. При этом будут выделяться огромные количества энергии. [c.109]

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]

Надёжно установлено, что в их недрах происходит термоядерный синтез гелия из водорода, сопрово/К-дающийся выделением значит, энергии, к-рую 3. затем излучает. Для 3. ГП найдено, что их светимости L, радиусы R и времена жизни являются однозначными ф-цнями масс L/Lg (М/Л/д) , (M/Mg) и [c.68]

Под действием гравитации С., как и любая звезда, стремится сжаться. Этому сжатию противодействует перепад давления, возникающий из-за высокой темн-ры и плотности внутр. слоёв С. В центре С. темп-ра Т 1,6-10 К, плотность 160 г/см . Столь высокая теип-ра в центр, областях С. может поддерживаться длительно только ядерными реакциями синтеза гелия нэ водорода. Эти реакции и являются оси. источником энергии С. [c.589]

И на Земле ядерные реакции могут идти в особых условиях, например может происходить распад ядер урана в специальных реакторах или термоядерный синтез гелия из ядер водорода. В ядерных реакциях выделяется гораздо больше энергии, чем в химических реакциях. Энергию, выделяющуюся в ядерных реакциях, можно вычислить по разности масс реагентов и про туктов по знаменитой формуле Эйнштейна -1- 7П с , где р —импульс, то — [c.71]

Высказывалась мысль о том, что происхождение космических лучей — протонов и ядер с колоссальной энергией, которые присутствуют во Вселенной и попадают на Землю, связано со вспышками сверхновых звезд. Такая теория разрабатывалась В. Л. Гинзбургом и И. С. Шкловским (см. обзор [10]). Процесс неограниченного возрастания амплитуды ударной волны и кумуляции энергии при выходе ударной волны из глубины на поверхность звезды и может послужить причиной ускорения частиц до колоссальных энергий. Этой идеей воспользовались Колгейт и Джонсон они подробно исследовали подобный процесс [И] и показали на основе расчетов, что некоторое количество вещества, выбрасываемого с поверхности при вспышке сверхновой, приобретает ультрарелятивистские скорости и кинетические энергии, соответствующие энергиям космических лучей. (Наибольшие энергии частиц, которые в настоящее время наблюдаются в спектре космических лучей, имеют порядок 10 Гэв = 10 эв 1 Гэв = = 10 эв.) Ниже будут изложены результаты работы Колгейта и Джонсона. В центре сверхновых звезд температура достигает / 300—500 кэв ( 5 X X 10 °К). При такой температуре ядерный синтез идет вплоть до образования наиболее стабильного элемента — железа. Более наружные слои состоят из более легких элементов углерода, азота, кислорода, еще ближе к поверхности основным элементом является гелий и, наконец, самые наружные слои состоят из водорода. Астрономические данные свидетельствуют о том, что при вспышке сверхновая звезда выбрасывает массу вещества порядка одной десятой всей массы звезды и порядка массы Солнца, равной Mq = 2-10 г. [c.636]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...