Atomic_Nucleus

Энергия ядра: деление и синтез

Ядро атома - мельчайшая частичка вещества и источник невероятного количества энергии!
Как же можно высвободить эту энергию из ядра?

Уверен, что многие из вас знают (или, хотя бы, слышали) про знаменитую формулу Эйнштейна:   E = mc^2

Эта формула говорит нам, что мы можем переводить массу в энергию, причем очень эффективно за счет наличия большого множителя  c^2 \approx 9 \times 10^{16} m^2/c^2 .

Дело за малым - нужно заставить массу перейти в энергию. Для этого нам и пригодится атомное ядро. Что мы можем с ним сделать? Варианта, как минимум, два:

  • расщепить его на более мелкие составные части (масса которых в сумме меньше массы ядра)
  • попытаться соединить его с другим ядром, чтобы получить более массивное ядро (но меньшее по массе, чем сумма двух исходных)
Ядро и его элементы

Из чего состоит ядро?

Эти ядерные реакции называются, соответственно, делением и синтезом. Первый процесс происходит в атомных реакторах, работающих с середины ХХ века, а второй - в создаваемых и планируемых термоядерных реакторах. Интересно, что для этих процессов используются совершенно разные атомы. Для деления проще всего использовать массивные атомы с естественной радиоактивностью (т.е. сами по себе желающие распасться), такие как уран или плутоний, бомбардируя их другими частицами (например, нейтронами).

Для синтеза же лучше использовать легкие ядра - водорода (дейтерия, трития), лития и т.д. Причем в процессе синтеза выделяется гораздо больше энергии, т.к. теряемая масса, обычно, гораздо больше, чем при делении. Именно ядерный синтез является источником энергии звезд, благодаря которому они могут непрерывно светить (излучать энергию) в течение миллиардов лет!

Более подробно о различных реакциях синтеза и расчете получаемой энергии можно узнать из вот этого отличного видео (кому нужен перевод с английского?):

А о том, как построить термоядерный реактор, и какие конструкции были предложены за последние полвека, мы обязательно расскажем в следующей статье. Оставайтесь с нами и подписывайтесь на MakeItQuantum!

P.S. Поделиться статьей можно нажав одну из кнопок ниже 😉

Комментарии: