Главная >> Физика. 11 класс. Пурышева

Глава 8. Атомное ядро

§ 49. Ядерные реакции (окончание)

При делении ядер урана на два осколка освобождается энергия, равная примерно 1,1 МэВ. В самом деле, удельная энергия связи в ядрах атомов элементов, расположенных в средней части таблицы Д. И. Менделеева, составляет примерно 8,7 МэВ, в то время как для тяжёлых ядер она равна 7,6 МэВ. Всего при делении ядра урана, содержащего более 200 нуклонов, должна выделяться энергия порядка 200 МэВ. Например, при делении ядер, содержащихся в 1 г урана, выделяется энергия 5 • 10²³ МэВ.

Реакция синтеза лёгких ядер

3. Ядерная энергия высвобождается и в реакциях соединения лёгких ядер. Для слияния одноимённо заряженных протонов в ядро необходимо преодолеть кулоновские силы отталкивания. Это возможно только при достаточно больших скоростях сталкивающихся частиц, т. е. при температурах порядка 10⁸ К. Именно поэтому реакции синтеза атомных ядер при очень высоких температурах получили название термоядерных.

Наиболее энергетически эффективным является синтез ядер гелия из ядер изотопов водорода — дейтерия и трития:

Выделяющаяся энергия в расчёте на один нуклон составляет 3,5 МэВ, т. е. приблизительно в 3,5 раза больше, чем в ядерной реакции деления. При синтезе 1 г гелия выделяется энергия 2,6 • 10²⁴ МэВ.

Термоядерные реакции, для возникновения которых необходимы очень высокие температуры, в природных условиях происходят лишь в недрах Солнца и звёзд. Так, в центре Солнца температура достигает примерно 13 млн градусов. При этой температуре атомы полностью ионизированы и представляют собой плазму. При столкновении быстродвижущихся частиц плазмы происходит ядерный синтез. Высвобождающаяся в результате реакции энергия поддерживает высокую температуру плазмы, и благодаря этому термоядерные реакции продолжаются бесконечно.

Вопросы для самопроверки

1. Какова отличительная особенность ядерной реакции?

2. На примере первой ядерной реакции, осуществлённой Резерфордом, покажите, как выполняются законы сохранения электрического заряда и массового числа.

3. По каким причинам термоядерные реакции могут осуществляться только в плазме?

4. Какие из реакций — деления тяжёлых ядер или синтез лёгких — являются энергетически более выгодными в практических целях?

<<< К началу