Реакции синтеза ядер

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]

Разогретая плазма в недрах Солнца и звезд удерживается гравитационными силами притяжения, это и обеспечивает естественное течение самоподдерживающихся термоядерных реакций. В результате протекания указанных термоядерных реакций синтеза ядер содержание водорода в звезде (в Солнце) уменьшается, [c.336]

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]

Эти реакции предполагается использовать в самом термоядерном реакторе для воспроизводства трития. Нейтроны образуются в реакциях синтеза ядер, а литий специально вводится в реактор. [c.152]

Единственным пригодным способом решения первой задачи является разогрев термоядерного топлива внешними источниками до температур порядка (10 —10 ) К в зависимости от вида топлива. При таких температурах энергия теплового движения большей части ядер достаточна для преодоления кулоновского барьера, а само вещество находится в состоянии полной ионизации. Последнее обстоятельство н является определяющим в выборе способа передачи энергии ядрам, потому что только в топливе, разогретом до высоких температур, энергия ядер практически не тратится на ионизацию атомов, а следовательно, относительно велика вероятность реакций синтеза ядер. [c.153]

Для поддержания требуемой температуры плазма должна подогреваться. Подогрев термоядерной плазмы возможен за счет энергии, выделяемой в самих реакциях синтеза ядер. Той ее части, которая превращается в кинетическую энергию ядер топлива, может оказаться достаточно для инициирования последующих реакций и, значит, поддержания цепной реакции синтеза. В плазме практически полностью остается энергия заряженных частиц, образующихся в реакциях кинетическая энергия нейтронов превращается в тепловую вне объема, занимаемого плазмой. [c.154]

В настоящее время большинство стран строят свою энергетическую программу, исходя из предположения, что развитие энергетики на ближайшие 50 лет будет обеспечиваться, в первую очередь, за счет использования реакции деления урана. Менее четко определена более далекая перспектива. Однако, возможно, и в гря-душ,ие столетия энергетика будет обеспечиваться за счет реакций синтеза ядер. [c.7]

При достаточно высоких температурах столкновения ядер в плазме (см. книгу 1, п. 6.3.6) приводят к протеканию термоядерных реакций — реакций синтеза ядер легких изотопов. [c.535]

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]

Заслуживают рассмотрения две другие реакции синтеза ядер дейтерия и синтеза дейтерия с тритием. Первая из них протекает следующим образом [c.75]

РЕАКЦИЯ СИНТЕЗА ЯДЕР И ТЕРМОЯДЕРНОЕ ГОРЮЧЕЕ [c.22]

Рис. 6. Реакция синтеза ядер дейтерия и трития с образованием ядра гелия и вылетом нейтрона.

Схему действия водородной бомбы можно представить следующим образом. Запалом термоядерной реакции служит обычная урановая бомба. Ее подрывают и доводят этим температуру до такой величины, при которой создаются условия для реакции синтеза ядер дейтерия и трития. Эта реакция пройдет за 0,000001 сек и приведет к повышению температуры до десятков миллионов градусов, что может обеспечить протекание реакций между [c.25]

К сожалению, реакция синтеза ядер осуществляется при температуре порядка 100 млн. градусов. Обуздать материю, доведенную до такого фантастического состояния,— вот путь к изобилию энергии. [c.109]

Реакции синтеза ядер [c.195]

Как известно, большие надежды на решение энергетических проблем возлагаются на управляемые термоядерные реакции. В основе этих процессов лежит реакция синтеза ядер, обладающая эффективным выделением энергии при малых эксплуатационных затратах и практическим отсутствием радиоактивных отходов. Одна из таких реакций заключается в слиянии ядер дейтерия и изотопа гелий-3. Па Земле данный изотоп встречается крайне редко. Специалисты оценивают его доступные запасы чрезвычайно малой величиной — около 500 килограммов. Па Луне же в течение четырех миллиардов лет лунный грунт, как губка, впитывал гелий-3, приносимый солнечным ветром Результаты анализа образцов лунного [c.374]

Науке известны различные типы термоядерных реакций, которые могли бы найти применение в космических термоядерных ракетных двигателях будущего, например реакции синтеза ядер дейтерия, дейтерия и трития, дейтерия и ге-лия-3. Считается, что наиболее подходящей для этой цели является последняя реакция, поскольку она не связана с из- [c.678]

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

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]

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]

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]

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]

Термоядерные ПЭ. Работы, ведущиеся в ряде стран с целью получить управляемую реакцию синтеза легких ядер — изотопов водорода, свидетельствуют, что эта задача может быть в ближайшие годы решена. Поэтому уже сейчас ведется подготовка к приему и переработке этой энергии в электрическую и механическую. [c.149]

Каменный уголь Нефть Делящийся изотоп урана ( U) Тяжелый водород—дейтерий (синтез ядер в управляемой термоядерной реакции) 3-10 4,3-10 8,2.1013 2,4-IQw 6750 т (100 вагонов при КПД = 0,4) 4600 т при КПД=0,4 3 кг или 430 кг природного урана при кпд=о.з 1 кг Н, или 30 морской воды, при КПД=0.3 [c.112]

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]

Вторым достоинством является то, что продукты термоядерной реакции синтеза состоят только из нерадиоактивных ядер. Поэтому реакция синтеза ядер в противоположиость реакции деления не создает проблемы удаления и хранения радиоактивных продуктов. [c.329]

Для осуществления реакции синтеза ядер необходимо, чтобы кинетическая энергия относительного движения этих одноименно (положительно) заряженных частиц была достаточной для преодоления взаимного электростатического отталкивания. Это означает, что при увеличении кинетической энергии ядер эффективное сечение реакции резко возрастает до максимального значения за счет увеличения вероятности преодоления куло-новского барьера. Высота этого энергетического барьера пропорциональна произведению зарядов ядер, вступающих во взаимодействие. Поэтому из множества энергетически выгодных (экзотермических) реакций синтеза ядер практический интерес представляют лишь реакции с изотопами водорода — дейтерием [c.151]

Практическое использование энергии реакции синтеза ядер возможно только при осуществлении управляемой самоподдер-живающейся цепной реакции синтеза. Для этого надо решить по крайней мере две задачи — создать условия, необходимые для начала (первая задача) и самоподдержання (вторая задача) цепной реакции синтеза, называемой также термоядерной реакцией или горением термоядерного топлива. [c.153]

М. а. изотопов водорода рр, dp и tp отличаются от др. М. а. своей нейтральностью, благодаря к-рой, а также благодаря своей малости они подобно нейтронам свободно проникают сквозь электронные оболочки атомов и при столкновениях с их ядрами участвуют в многочисл. мезоатомных процессах. Особый интерес вызывает совокупность процессов в смеси дейтерия и трития, в к-рой благодаря явлению мюонного катализа один мюон за время жизни может осуществить 150 реакций синтеза ядер дейтерия и трития по схеме р"- — tp - dtp — Не + н -j- р -f 17,6 МэВ, освободив при этом ок. 150 нейтронов и энергию 2,5 ГэВ. [c.229]

Большие надежды на разрешение проблем энергетических источников возлагагс1ТСя на ведущиеся и у нас, и за рубежом работы по осуществлению управляемых реакций синтеза ядер гелия из ядер дейтерия и трития, при которых выделяется огромное количество энергии. Сырьевым источником для этих реакций может служить вода, запасы которой в природе практически безграничны. [c.6]

Лазерный термоядерный синтез. Безусловно, наиболее важным физическим следствием возможности нагревания плазмы до высоких температур лазерным излучением является принципиальнаи возможность осуществлении управляемого термоядерного синтеза. Реакции синтеза ядер представляют собой процесс проникновения атомов (или ионов) через потенциальный барьер, обусловленный электростатическими кулоповскими силами отталкивания, при сближении ядер вплоть до очень малого расстояния, на котором начинают действовать идерные силы притяжения. [c.268]

Реакции синтеза ядер могут идти или при высоких температурах (мадлионы градусов), или при высоких напряжениях (миллионы вольт). Ниже.приведены примеры реакций. [c.195]

Физические основы ядерной энергетики и техники. Исследуются физические условия а) протекания контролируемой цепной реакции деления ядер и б) протекания управляемых термоядерных реакций синтеза. Изучаются вопросы нейтроь 1 Ой физики и физики действия реакторов. Сюда же относятся физические основы mhoi o-численных вопросов ядерной техники (обращение с радиоактивными материалами и отходами производства, вопросы дозиметрии и защиты от излучения и др.). [c.9]

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]

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]

Прежде всего среди огромного многообразия экзотермических ядерных реакций очень трудно найти такую, которую можно, хотя бы в принципе, рассматривать как пригодную для ядерной энергетики. Как мы убедимся в этом параграфе, до сих пор удалось найти только три типа таких реакций деление тяжелых ядер нейтронами, реакции синтеза легчайших ядер и экзотермические реакции расщепления легчайших ядер. [c.561]

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]

Любой способ получения энергии в конечном счете состоит в превращении первичной, т. е. располагаемой энергии, будь то внутренняя энергия органического топлива, или энергия расщепления ядер, или энергия ядер-ных реакций синтеза, или энергия полей, например, энергия электромагнитного поля, в ту форму энергии, которая необходима для данной конкретной цели. Наиболее распространенным, видом энергии является электрическая, представляющая собой универсальную форму энергии. К источнику энергии, т. е. к техническому устройству, служащему для преобразования энергии, предъявляется прежде всего требование возможно большей плотности потока преобразуемой энергии. [c.3]

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 ...