Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Яворский Б.М. -> "Физика для школьников старших классов и поступающих" -> 200

Физика для школьников старших классов и поступающих - Яворский Б.М.

Яворский Б.М. Физика для школьников старших классов и поступающих — М.: Дрофа, 2005. — 795 c.
ISBN 5-7107-9384-1
Скачать (прямая ссылка): fizikadlyashkolnikovstarshihklasov2005 .djvu
Предыдущая << 1 .. 194 195 196 197 198 199 < 200 > 201 202 203 204 205 206 .. 236 >> Следующая


внутриядерной энергии, помимо деления тяжелых ядер.

2 3

Удельные энергии связи (VIII. 1.2.4°) в трех ядрах — jD, jH и

з

2Не — относятся приблизительно как 1:3:6. Это означает,

что ядерные реакции, рассмотренные в п. 6° в), сопровождаются выделением больших количеств энергии: в первой из них выделяется энергия 4,04 МэВ, во второй — энергия 3,27 МэВ. Еще большая энергия 17,58 МэВ выделяется в реакции

2„ , Зтт 4хТ , 1

XD + jH —» 2Не + 0п.

На одну частицу эта энергия будет равна ^ МэВ =3,5 МэВ, т. е. примерно в 4 раза больше, чем в реакции деления урана
654

ГЛ. VIII. 1. СТРОЕНИЕ И СВОЙСТВА АТОМНЫХ ЯДЕР

2Q2U (п. 10°): МэВ = 0,85 МэВ. Еще более эффективна в

смысле удельного выделения энергии реакция синтеза ядер ге-

4

лия 2Не из четырех протонов — 6,70 МэВ на одну частицу.

14°. Реакции синтеза легких ядер, связанные с преодолением их кулоновского отталкивания, эффективно могут протекать при сверхвысоких температурах порядка (IO8 -ь IO9) К. Поэтому такие реакции называются термоядерными (термоядерные реакции синтеза). Они происходят в веществе, находящемся в плазменном состоянии (111.9.6.1°). Термоядерные реакции служат, по-видимому, источниками энергии звезд, компенсирующими их излучение. Солнце ежесекундно излучает энергию 3,8 • IO26 Дж, что соответствует выделению энергии на единицу массы в 1 с, всего 1,88 ¦ IO-4 •

Термоядерные реакции на Солнце, как считается, могут протекать в форме термоядерных циклов, в которых выделение энергии происходит за счет превращения ядер водорода в ядра гелия.

Один из вариантов протон-протонного цикла начинается с соединения двух протонов в дейтрон с испусканием позитрона и электронного нейтрино:

1 .1 2_. . О . О

lP + lP -> iD + +ie + 0ve •

Дальнейшее протекание цикла происходит по схеме

2тл ,1 3TT

jD + jp -> 2Не + у,

где у-излучение образуется не только из-за избытка энергии реакции, но и при соединении позитронов с электронами, всегда существующими в плазме. Вероятным продолжением цикла является реакция с выделением энергии

2Не +2Не -> ^He +2 Jp.

В углеродно-азотном цикле ядра углерода служат «катализаторами» реакции соединения ядер водорода в ядро гелия.
§ VIII. 1.9. ЯДЕРНЫЕ РЕАКЦИИ

655

В начале цикла быстрый протон проникает в ядро углерода:

12- , I ISxt .

6С + JP -> 7N + у*

13

В радиоактивном изотопе азота 7N с периодом полураспада 14 мин происходит превращение (VIII. 1.6.1°) }р —» Jn + +°е + + qV6 и образуется ядро изотопа углерода:

13-т 13-, . о .Oit

7N -> 6С + +Iе + 0Ve •

13

Приблизительно через каждые 2,7 млн лет ядро 6С захватывает протон, образуя ядро устойчивого изотопа азота *7N:

ІЗ,, , 1 14,т ,

6С + хр -» 7N + у.

Спустя в среднем 32 млн лет ядро 1^N захватывает протон и

15„

превращается в ядро кислорода бО:

i4XT . і I5^ ,

7N + іР —» 80 + у-

15

Неустойчивое ядро 80 с периодом полураспада 3 мин ис-

I5XT

пускает позитрон и неитрино и превращается в ядро 7N:

15„ 15, т ,0,0

вО —> 7N + +Iе + 0Ve •

Цикл завершается реакцией, происходящей приблизительно через 100 тыс. лет:

1бхт , 1 12_ , 4„

7N + jp —> 6С + 2Не.

Результатом цикла является превращение четырех протонов в ядро гелия с появлением двух позитронов и у-излучения. На одно ядро гелия выделяется энергия 26,8 МэВ, что составляет в пересчете на моль гелия Q = 700 000 кВт • ч. Отдельные реакции цикла отдалены друг от друга временем непомерно большим по земным масштабам. Однако этот цикл замкнут и происходит непрерывно. Поэтому все стадии цикла происходят на Солнце одновременно, начавшись в разные моменты времени.
656

ГЛ. VIII. 2. ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ ЧАСТИЦЙ

15°. Условия, близкие к тем, какие реализуются в недрах Солнца, были осуществлены в водородной бомбе, где происходит самоподдерживающаяся термоядерная реакция взрывного характера в смеси дейтерия и трития типа

—> 4He + Jn.

Высокая температура, необходимая для протекания термоядерной реакции, была получена за счет взрыва «обычной» атомной бомбы, действующей на принципе быстрой цепной реакции деления тяжелых ядер.

Теоретической основой искусственных управляемых термоядерных реакций служат реакции типа (*), а также типа (**)

\d + \D -> Jh + }р или jD + —> gHe + Jn . (**)

Для осуществления этих реакций необходимо, чтобы плазма была достаточно сильно нагрета, а также чтобы концентрация п частиц в ней и время т их удержания в плазме удовлетворяли определенному условию, называемому критерием Лоусона:

для реакции (*) пх > IO14 с/см3, T > IO8 К,

для реакции (**) пх > IO15 с/см3, T > IO9 К.

Практическое осуществление управляемых термоядерных реакций является в настоящее время актуальной задачей огромной значимости, и, возможно, она будет решена в ближайшие годы.

Глава VIII.2 ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ ЧАСТИЦЫ

§ УІІІ.2.1. Общие сведения об элементарных частицах

1°. В микромире выделяются три уровня, различающиеся характерными масштабами R и энергиями W. Первый из них — молекулярно-атомный уровень (VI.2.4.1°, VI.2.1.10),
Предыдущая << 1 .. 194 195 196 197 198 199 < 200 > 201 202 203 204 205 206 .. 236 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed