Что такое ядерный синтез?
Ядерный синтез — важный природный процесс: многие химические элементы образуются из водорода в результате синтеза; термоядерный синтез является источником энергии солнца и звезд.
Слияние на солнце.
Солнце является основой всей жизни на Земле: центральная звезда содержит 99,8 процента массы всей планетной системы. Этот огромный плазменный шар состоит в основном из водорода.В его ядре горит постоянный термоядерный огонь, где ядра атомов водорода сливаются в гелий. Огромная энергия, произведенная в этом ядерном синтезе, нагревает и освещает землю.
. и на земле
Целью термоядерных исследований является получение энергии от синтеза атомных ядер. В земных условиях легче всего сливаются два изотопа водорода, дейтерий и тритий. В процессе образуется ядро гелия, что сопровождается высвобождением нейтрона и большого количества полезной энергии: Один грамм топлива может генерировать на электростанции 90 000 киловатт-часов энергии — теплота сгорания 11 тонн угля.
Термоядерное топливо дешево и равномерно распределено по земле. Морская вода содержит дейтерий в практически неисчерпаемых количествах. Тритий, радиоактивный газ с коротким периодом полураспада 12,3 года, практически не встречается в природе. Однако его можно получить на электростанции из лития, который также имеется в изобилии. Кроме того, поскольку термоядерная электростанция будет иметь экологически благоприятные свойства, термоядерный синтез может внести устойчивый вклад в будущее энергоснабжение.
Солнце: термоядерная электростанция
На протяжении миллионов лет солнце светит и излучает практически неисчерпаемое количество энергии.
(фото: PantherMedia)
Его источник долгое время оставался загадкой для ученых: медленно остывающая магма? Горящий уголь? Невозможно, учитывая возраст солнца!
(фото: ЕКА/НАСА)
В 1862 году Уильям Томсон задался вопросом: сжимается ли солнце под действием собственной гравитации? Вызывает ли это сжатие тепло и свет?
(фото: Википедия/общественное достояние)
Артур Эддингтон понял в 1920 году: ядерный синтез — источник солнечной энергии. Протон-протонная реакция была окончательно описана Гансом Бете в 1938 году.
(фото: Bain Collection; Лос-Аламосская национальная лаборатория)
Постепенно ядра атомов водорода сливаются в ядро гелия, которое легче четырех первоначальных ядер.
Каждую секунду 600 миллионов тонн водорода «сгорают» в солнечном ядре и превращаются в 596 миллионов тонн гелия.
. Каждую секунду Солнце теряет четыре миллиона тонн своей массы. Они превращаются в энергию в соответствии со знаменитым уравнением Эйнштейна.
(графика: IPP, фото: ESA/NASA)
С момента рождения Солнца 4,5 миллиарда лет назад исчезла лишь тысячная часть его массы — ядра хватит еще на 4,5 миллиарда лет.
(фото: ЕКА/НАСА)
Несмотря на высокую температуру и экстремальное давление — 15 миллионов градусов и 200 миллиардов атмосфер — синтез на Солнце идет очень медленно.
(графика: MPI für Sonnensystemforschung)
Для силовой установки на Земле выбрана более быстрая реакция: топливо горячее на 100 миллионов градусов, а давление не превышает давления в автомобильной шине.
