Реакции термоядерного синтеза

При взаимодействии двух ядер может образоваться новое ядро. Такая реакция называется синтезом ядер. Примером такой реакции может служить реакция синтеза дейтерия и трития.

Превращение ядер становится возможным только, когда они так близко подходят друг другу, что в действие вступают ядерные силы. Для того, чтобы два ядра смогли, преодолев силы кулоновского отталкивания. приблизиться друг к другу, они должны иметь достаточно высокие кинетические энергии. Такими энергиями ядра могут обладать, когда вещество имеет температуру порядка 10⁷ — 10⁸ К. Поэтому процесс слияния ядер называется реакцией термоядерного синтеза.

Получим выражение для энергии Q реакции синтеза двух ядер Х и.

Х₂:

в результате которой образуется ядро У и испускается 7-к вант. Согласно формуле (23.17).

где Л/ь Л/₂ и М массы ядер Х, Х₂ и У соответственно. Запишем выражения для энергий связи этих ядер:

где i = 1, 2; J m, J] m и т есть суммы масс нуклонов, входящих в 1 2 у

состав ядер A’i, Х₂ и У. Так как ядро У образуется из тех же самых нуклонов, из которых состояли ядра Х и А₂, справедливы равенства.

где Ль j4₂ и А — массовые числа ядер A’i, Х₂ и У. Эти соотношения позволяют преобразовать формулу (23.25) к виду.

Выразив энергии связи ядер через соответствующие значения удельной энергии связи при помощи формул.

придем к следующему выражению для энергии реакции синтеза двух ядер:

Как следует из этой формулы, энергия реакции синтеза ядер положительна при условиях.

которые выполняются, если функция е = е (А) возрастает при увеличении массового числа А. Таким свойством обладают удельные энергии связи нуклонов в легких ядрах. Поэтому реакция термоядерного синтеза является экзотермической и может быть использована для получения тепловой энергии. Теоретические расчеты и наблюдения позволяют предположить, что термоядерные реакции протекают в недрах Солнца и других звезд.