Причина выделения колоссальной энергии в таких реакциях, названных термоядерными, та же, что и в случае реакции деления. То есть удельная энергия связи ядер, являющихся продуктами реакции, выше, чем у исходных ядер. Суммарная масса двух легких ядер, участвующих в реакции синтеза, больше, чем масса образованного из них результирующего ядра. Поэтому в результате реакции возникающий дефект массы является причиной выделения огромного количества энергии, определяемой по формуле: ΔE = (m1 — m2) ⋅ 931,5 МэВ.
ИССЛЕДОВАНИЕ | 1 |
Задача 1. | Простейшей термоядерной реакцией является преобразование двух ядер дейтерия в ядро гелия: |
Термоядерная реакция в природе происходит только в ядре Солнца и других звезд. Для осуществления их в условиях Земли необходимо разогреть вещество либо ядерным взрывом, либо мощным газовым разрядом, либо гигантским импульсом лазерного излучения, либо бомбардировкой интенсивным пучком частиц.
Для получения управляемой реакции синтеза необходимо создать термоядерный реактор. В таких реакторах, вероятнее всего, можно осуществить следующие ядерные реакции синтеза:
Как видно, наиболее энергетически выгодной является реакция (4), так как при этой реакции синтеза на один нуклон выделяется 3,5 МэВ энергии. В то время как в реакциях деления ядра урана на один нуклон выделяется всего 1 МэВ энергии.
Если было бы возможно создать термоядерный реактор, то он имел бы неоспоримое преимущество по сравнению с АЭС. Эти преимущества следующие:
1) производство энергии в огромном количестве;
2) имеется запас топлива в гигантском количестве: на Земле существуют практически неисчерпаемые запасы дейтерия (в воде морей и океанов), а тритий можно получать из лития при облучении его нейтронами в самом реакторе:
3) высокая экологическая безопасность реактора, так как при реакциях синтеза не образуются радиоактивные отходы.
К сожалению, на Земле не удаётся создать управляемый термоядерный реактор, работающий на сверхвысоких температурах, чтобы вырабатывать энергию в промышленных масштабах. Если бы можно было создать такой реактор, то энергетическая проблема на Земле была бы решена раз и навсегда.