Главная > Физика > Физика для средних специальных учебных заведений
<< Предыдущий параграф
Следующий параграф >>
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Макеты страниц

§ 39.6. Понятие о термоядерной реакции. Энергия Солнца и звезд.

Как было показано в § 37.11, средняя энергия связи нуклона в ядре растет с ростом А до (рис. 37.12). Поэтому, когда образуется среднее или легкое ядро при слиянии более легких ядер, должна освобождаться энергия, поскольку в новом ядре нуклоны сильнее связаны, чем в исходных ядрах.

Особенно велико должно быть выделение энергии при синтезе легких ядер, так как величина при малых А растет очень быстро. Так, при образовании ядра гелия из ядер дейтерия и трития:

выделяется энергия: МэВ (табл. 37.1), В расчете на один нуклон, участвующий в реакции, получается МэВ, что в 4 раза больше, чем в реакции деления ядер урана. Таким образом, при полном преобразовании 1 кг смеси дейтерия

и трития в гелий выделяется в 4 раза больше энергии, чем при полном распаде 1 кг урана.

Чтобы сблизиться на расстояние, достаточное для вступления в реакцию, ядра должны обладать большой кинетической энергией, поскольку сближению одноименно заряженных ядер препятствуют электростатические силы отталкивания.

При иагреве смеси реагирующих ядер до очень высоких температур кинетическая энергия теплового движения ядер становится достаточно высокой для осуществления реакций ядерного синтеза, получивших название термоядерных реакций.

Такие условия существуют на Солнце и других звездах. В центре Солнца температура достигает примерно 13 млн. градусов. При такой температуре атомы полностью ионизированы и вещество представляет еобой плазму, содержащую «голые» ядра (без электронной оболочки) и электроны. В недрах Солнца происходит цикл термоядерных реакций, в результате которого ядра водорода превращаются в ядра гелия:

В этом цикле освобождается энергия, почти равная энергии связи ядра (она несколько меньше так как на превращение двух протонов в нейтроны и позитроны затрачивается энергия).

Приблизительный состав Солнца таков: около 70% водорода, 29% гелия и более тяжелых элементов. Масса Солнца составляет 2-1030 кг. Можно подсчитать, что если Солнце и впредь, как и сейчас, будет излучать энергию Дж в секунду, то водорода хватит на лет.

По составу и физическим свойствам Солнце является типичной средней звездой, и цикл термоядерных реакций превращения водорода в гелий является главным источником энергии большинства звезд.

В недрах звезд могут протекать и другие реакции синтеза. По мере «выгорания» водорода в центре звезды образуется - гелиевое ядро, в котором при температуре около 100 млн. градусов могут происходить превращения

и другие термоядерные реакции.

<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Оглавление