Реакции синтеза атомных ядер.
Реакция синтеза. Ядерным синтезом называется реакция слиянияпротонов и нейтронов или отдельных легких ядер, в результате которой образуется более тяжелое ядро. Простейшей ядерной реакцией синтеза являются:
, ΔQ = 3,26 МэВ
Расчеты показывают, что энергия, которая выделяется в процессе ядерных реакций синтеза в расчете на единицу массы, значительно превышает энергию, выделяющуюся в реакциях ядерного деления.
Таким образом, в расчете на один нуклон ядра, участвующего в реакции деления, процесс синтеза примерно в 4 раза эффективнеепроцесса деления урана.
Большая скорость протекания этих реакций и относительно высокое энерговыделение делают равнокомпонентную смесь дейтерия и трития наиболее перспективной для решения проблемы управляемого термоядерного синтеза. С управляемым термоядерным синтезом связаны надежды человечества на решение своих энергетических проблем. Ситуация заключается в том, что запасы урана, как сырья для атомных электростанций, на Земле ограничены. А вот дейтерий, содержащийся в воде океанов, представляет собой практически неисчерпаемый источник дешевого ядерного горючего. Несколько сложнее обстоит ситуация с тритием. Тритий радиоактивен (его период полураспада составляет 12,5 лет), не встречается в природе. Следовательно, для обеспечения работы термоядерного реактора, использующего в качестве ядерного горючего тритий, должна быть предусмотрена возможность его воспроизводства.
|
|
|
С этой целью рабочая зона реактора должна быть окружена слоем легкого изотопа лития, в которой будет идти реакция
(22.19)
В результате этой реакции образуется изотоп водорода тритий ( 
) .
В перспективе рассматривается возможность создания малорадиоактивного термоядерного реактора на смеси дейтерия и изотопа гелия. В результате этой реакции из-за отсутствия нейтронов в продуктах синтеза биологическая опасность реактора может быть снижена на четыре-пять порядков величины как по сравнению с ядерными реакторами деления, так и с термоядерными реакторами, работающими на топливе из дейтерия и трития, также отпадает необходимость промышленной обработки радиоактивных материалов и их транспортировки, качественно упрощается захоронение радиоактивных отходов. Впрочем, перспективы создания в будущем экологически чистого термоядерного реактора на смеси дейтерия ( 
) c изотопом гелия ( 
) осложняются проблемой сырья: естественные запасы изотопа гелия на Земле незначительны.
На пути реализации реакций синтеза в земных условиях возникает проблема электростатического отталкивания легких ядер при их сближении до расстояний, на которых начинают действовать ядерные силы притяжения, т.е. порядка 10-15 м, после чего процесс их слияния происходит за счет туннельного эффекта. Для преодоления потенциального барьера сталкивающимся легким ядрам должна быть сообщена энергия ≈10 кэВ, что соответствует температуре T ≈108 K и выше. Поэтому термоядерные реакции в природных условиях протекают лишь в недрах звезд. Для их осуществления в земных условиях необходим сильный разогрев вещества либо ядерным взрывом, либо мощным газовым разрядом, либо гигантским импульсом лазерного излучения или бомбардировкой интенсивным пучком частиц. Термоядерные реакции осуществлены пока только в испытательных взрывах термоядерных (водородных) бомб.
|
|
|
29. Радиоактивный распад. α-, β-, γ- излучения
Под радиоактивностью понимают способность некоторых неустойчивых атомных ядер самопроизвольно превращаться в другие атомные ядра с испусканием радиоактивного излучения.
Естественной радиоактивностьюназывается радиоактивность, наблюдающаяся у существующих в природе неустойчивых изотопов.
Искусственной радиоактивностью называется радиоактивность изотопов, полученных в результате ядерных реакций, осуществляемых на ускорителях и ядерных реакторах.
|
|
|
Изучение состава радиоактивного излучения позволило выделить из него три различных компонента: α-излучение, представляющее собой поток положительно заряженных частиц − ядер гелия (24He++ ), β-излучение – поток электронов или позитронов, γ-излучение –поток коротковолнового электромагнитного излучения.
Законы сохранения. При радиоактивном распаде сохраняются следующие параметры:
1. Заряд. Электрический заряд не может создаваться или исчезать. Общий заряд до и после реакции должен сохраняться, хотя может поразному распределяться среди различных ядер и частиц.
2. Массовое число или число нуклонов после реакции должно быть равно числу нуклонов до реакции.
3. Общая энергия. Кулоновская энергия и энергия эквивалентных масс должна сохраняться во всех реакциях и распадах.
4. Импульс и момент импульса. Сохранение импульса ответственно за распределение кулоновской энергии среди ядер, частиц и/или электромагнитного излучения. Момент импульса относится к спину частиц.
Дата добавления: 2019-07-17; просмотров: 175; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!