Туннельный эффект при синтезе ядер тяжёлых элементовСтатьи / 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
Хром и методы его определения
Хромирование
начали применять в промышленности с конца двадцатых годов нашего столетия. Этот
процесс существенно отличается от большинства других катодных гальванических
процессов в силу ря ...
Золото (Aurum), Au
Во имя обладания золотом велись войны, порабощались государства, сын убивал отца, братья уничтожали сестер, дети - своих матерей. Гибли целые народы, превращались в пустыни плодородные края, потоками ...
Совершенствование технологии получения технического ПАН жгутика
Полиакрилонитрильные
волокна и нити в настоящее время представляют наиболее распространенный вид
промышленно освоенных карбоцепных синтетических волокон. Это связано со
специфически ценными ...