Туннельный эффект при  синтезе ядер тяжёлых элементов
Статьи / Туннельный эффект в химии, физике / Туннельный эффект при  синтезе ядер тяжёлых элементов

Термоядерная реакция — это реакция синтеза тяжёлых ядер из более лёгких. В таких реакциях может выделяться очень большая энергия. Если бы удалось объединить в ядро гелия четыре протона: 4H11 → He24 +2e+, (2)

(при этом два протона превращаются в нейтроны, ис­пуская положительно заряженные b‑частицы — пози­троны), то выделившаяся кинетическая энергия составила бы около 25 МэВ. Однако такую реакцию в земных условиях провести пока невозможно. Более доступна и очень энергетически выгодна реакция синтеза, осуществлению которой посвящены усилия огромных научных коллективов в разных странах мира: реакция слияния тяжелого и сверхтяжелого изо­топов водорода: Н12+Н13→ Не24 + n10 . (3)

Кинетическая энергия продуктов этой реакции со­ставляет 17,6 МэВ, выделение энергии в несколько мил­лионов раз больше, чем при сжигании такой же массы водорода в кислороде.

Для того чтобы произошла реакция (3), ядра три­тия и дейтерия должны сблизиться до расстояния, на котором начинают действовать ядерные силы. На боль­ших расстояниях ядра расталкиваются кулоновскими силами. Высота потенциального барьера, возникающего из-за кулоновского отталкивания, оказывается ~1 МэВ. Такова должна быть кине­тическая энергия классической частицы, дейтрона, чтобы он мог проникнуть к ядру трития.

Средняя кинетическая энергия частицы в газе равна 3/2 Т. Нетрудно подсчитать, какова должна быть темпе­ратура, чтобы средняя энергия частицы равнялась 1 МэВ = 1,6×10‑6 эрг:

(6)

При такой температуре почти каждое столкновение приводило бы к ядерной реакции, однако, на Земле такие условия и недостижимы, и не нужны.

Благодаря туннельному эффекту реакция становится возможной при более низких температурах. Процесс слияния ядер аналогичен a-распаду, повернутому вспять во времени. При a-распаде частица проникает через барьер из ядра наружу, а при слиянии ядер дейтрон дол­жен проникнуть через барьер снаружи внутрь ядра. Проницаемость барьера одна и та же в обоих случаях. [4].

Смотрите также

Основные пути развития торговли
Торговля — это особая деятельность людей, связанная с осуществлением актов купли — продажи и представляющая собой совокупность специфических технологических и хозяйственных операций, напра ...

Получение гидроксида натрия
...

Физии обнаружили два ранее неизвестных свойства золота
Физики из Института технологий американского штата Джорджия сообщили об обнаружении двух ранее неизвестных свойств золота, которые драгоценный металл проявляет на микроскопическом уровне. В масштабе & ...