Чем ядерная реакция отличается от термоядерной

Ядерными реакциями называют превращение одних ядер в другие при взаимодействии с какими-то частицами.

В начале развития ядерной физики учёные располагали лишь одним «орудием» для «разбития» ядра – это альфа-частицы, которые при радиоактивном распаде излучали радиоактивные препараты.

Первая ядерная реакция была осуществлена Резерфордом. Он бомбардировал атомы азота α-частицами, в результате получался кислород и вылетал протон.

Джеймс Чедвик при бомбардировке α-частицами бериллия обнаружил, что из ядра бериллия вылетает нейтрон и получается ядро углерода.

Однако α-частицы не всегда способны разбить ядро, так как они также обладают положительным зарядом и, при определённых условиях, электрическое отталкивание со стороны ядра настолько большое, что α-частица не сможет с ним столкнуться.

Рис. 1. 27-дюймовый циклотрон С. Ливингстоуна и Э. Лоуренса, разгонявший частицы до 5 МэВ (1932 г.)

Следующий этап исследований ядерных реакций был связан с конструированием ускорителей заряженных частиц (см. Рис. 1). В данных приборах частицы разгонялись и, вылетая из ускорителя, ударялись об исследуемые ядра.

Хотя мощность первых установок была невелика, но разгонявшиеся в них протоны или дейтроны были более эффективными для создания ядерных реакций, чем α-частицы.

Это объясняется тем, что протоны имеют заряд равный единице и энергия электрического отталкивания при взаимодействии с ядром у них в два раза меньше.

Впервые ускоренный протон использовали для взаимодействия с ядром лития , при этом ядро разбивалось на две α-частицы (два ядра гелия).

Данная реакция имела большой энергетический выход, около . Ещё больше энергии выделилось при реакции, в которой разогнанный ускорителем дейтрон попал в ядро лития  и также разбил его на два ядра гелия.

Характерной особенностью ядерных реакций является выполнение законов сохранения. То есть сумма зарядовых чисел до реакции должна быть равна сумме зарядовых чисел после реакции. Также выполняется закон сохранения массового числа. Однако масса ядер, которые вошли в реакцию, не равны массе ядер, которые вышли из реакции. 

•  
•  
• Энергетический выход реакции равен:
•  
• На примере предыдущей реакции:

Эта энергия распределяется между двумя α-частицами.

Каждая такая частица приобретает энергию, следовательно, приобретает скорость. Если вычислить по формулам теории относительности изменение массы этих α-частиц, то, с большой степенью точности, получим закон сохранения масс, учитывая релятивистские эффекты. То есть массу  «уносят» с собой α-частицы.

Третьим этапом исследования ядерных реакций были реакции на нейтронах. Нейтрон является нейтральной частицей, поэтому он не испытывает электрического отталкивания ядра. Следовательно, реакции на нейтронах практически не требуют энергетических затрат (необходимо ждать, пока ядро захватит нейтрон при подходе последнего на расстояние ).

Одна из первых таких реакций была реакция захвата нейтрона ядром алюминия, в итоге оно распадается и образуется ядро натрия, при этом вылетает α-частица.

При бомбардировке ядер изотопа азота  нейтронами образуется изотоп бора . Какая ещё частица образуется в этой реакции? Варианты ответа: 1. протон; 2. 2 протона; 3. 2 нейтрона; 4. α-частица.

1. Решение
2. Зарядовое и массовое число установим по законам сохранения.
3. Общее зарядовое число после реакции должно быть равно 7, следовательно:

Массовое число после реакции должно быть равно 15. У бора оно равно 11, поэтому у неизвестного элемента это число – 4.

Неизвестный элемент имеет заряд равный двум, а массу – четыре. Следовательно, это α-частица.

Ответ: 4. α-частица

Рис. 2. Взрыв водородной бомбы мощностью 57 мегатонн (Источник)

Например, дейтрон может провести вместе с тритием реакцию синтеза. При этом получается гелий  (очень устойчивое ядро) и выбрасывается нейтрон. Энергетический выход этой реакции равен .

• Если вступает в реакцию 1 моль дейтерия (2 г) и 1 моль трития (3тг), то произойдёт  (число Авогадро) таких реакций. Следовательно, общий выход энергии будет равен:
• Чтобы получить такую энергию при сжигании керосина, необходимо  топлива.
• Домашнее задание

1. Вопросы в конце параграфа 106 и 110 (стр. 312 и 322); – Г.Я. Мякишев, Б.Б. Буховцев, В.М. Чаругин. Физика 11 (см. список рекомендованной литературы)
2. Рассчитать энергетический выход реакции .
3. Ядро , захватывая протон, распадается на две α-частицы. Определить сумму кинетических энергий этих частиц. Кинетической энергией протона пренебречь.

Список литературы

1. Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б., Чаругин В.М. Физика 11 кл.: учеб. для общеобразоват. учреждений. – М.: Просвещение, 2010. 
2. Касьянов В.А. Физика. 11 кл.: Учеб. для общеобразоват. учреждений. – М.: Дрофа, 2005.
3. Г.Я. Мякишев, А.З. Синяков. Физика: Оптика. Квантовая физика. 11 кл.: Учеб. для углубленного изучения физики – М.: Дрофа, 2002.

Дополнительные рекомендованные ссылки на ресурсы сети Интернет

1. Интернет-портал Class-fizika.narod.ru (Источник).
2. Интернет-портал Physics.ru (Источник).
3. Интернет-портал Nado5.ru (Источник).

Источник: https://interneturok.ru/lesson/physics/11-klass/fizika-atomnogo-jadra/yadernye-reaktsii-vydelenie-i-pogloschenie-energii-pri-yadernyh-reaktsiyah-termoyadernye-reaktsii-sinteza-lyogkih-yader

В чем разница между атомной и термоядерной. чем отличается ядерное оружие от атомного? когда встречаются два безумца

Разрушительную силу которого при взрыве никому не остановить. Какая самая мощная бомба в мире? Чтобы ответить на этот вопрос, нужно разобраться в особенностях тех или иных бомб.

Что такое бомба?

Атомные электростанции работают по принципу высвобождения и сковывания ядерной энергии. Этот процесс обязательно контролируется. Высвобожденная энергия переходит в электричество.

Атомная бомба приводит к тому, что происходит цепная реакция, которая совершенно не поддается контролю, а огромное количество освобожденной энергии наносит чудовищные разрушения.

Уран и плутоний — не такие уж и безобидные элементы таблицы Менделеева, они приводят к глобальным катастрофам.

Атомная бомба

Чтобы понять, какая самая мощная атомная бомба на планете, узнаем обо всем подробнее. Водородные и атомные бомбы относятся к атомной энергетике. Если объединить два кусочка урана, но каждый будет иметь массу ниже критической, то этот «союз» намного превысит критическую массу. Каждый нейтрон участвует в цепной реакции, потому что расщепляет ядро и высвобождает еще 2-3 нейтрона, которые вызывают новые реакции распада.

Нейтронная сила совершенно не поддается контролю человека.

Меньше чем за секунду сотни миллиардов новообразованных распадов не только освобождают огромное количество энергии, но и становятся источниками сильнейшей радиации.

Этот радиоактивный дождь покрывает толстым слоем землю, поля, растения и все живое. Если говорить о бедствиях в Хиросиме, то можно заметить, что 1 грамм стал причиной гибели 200 тысяч человек.

Принцип работы и преимущества вакуумной бомбы

Считается, что вакуумная бомба, созданная по новейшим технологиям, может конкурировать с ядерной. Дело в том, что вместо тротила здесь используется газовое вещество, которое мощнее в несколько десятков раз. Авиационная бомба повышенной мощности — самая мощная вакуумная бомба в мире, которая не относится к ядерному оружию. Она может уничтожить противника, но при этом не пострадают дома и техника, а продуктов распада не будет.

Каков принцип ее работы? Сразу после сбрасывания с бомбардировщика срабатывает детонатор на некотором расстоянии от земли. Корпус разрушается и распыляется огромнейшее облако.

При смешивании с кислородом оно начинает проникать куда угодно — в дома, бункеры, убежища. Выгорание кислорода образует везде вакуум.

При сбрасывании этой бомбы получается сверхзвуковая волна и образуется очень высокая температура.

Отличие вакуумной бомбы американской от российской

Различия состоят в том, что последняя может уничтожать противника, находящегося даже в бункере, при помощи соответствующей боеголовки. Во время взрыва в воздухе боеголовка падает и сильно ударяется об землю, зарываясь на глубину до 30 метров.

После взрыва образуется облако, которое, увеличиваясь в размерах, может проникать в убежища и уже там взрываться. Американские же боеголовки начиняются обыкновенным тротилом, поэтому разрушают здания. Вакуумная бомба уничтожает определенный объект, так как обладает меньшим радиусом.

Неважно, какая бомба самая мощная — любая из них наносит несопоставимый ни с чем разрушительный удар, поражающий все живое.

Водородная бомба

Водородная бомба — еще одно страшное ядерное оружие. Соединение урана и плутония порождает не только энергию, но и температуру, которая повышается до миллиона градусов.

Изотопы водорода соединяются в гелиевые ядра, что создает источник колоссальной энергии. Водородная бомба самая мощная — это неоспоримый факт. Достаточно всего лишь представить, что взрыв ее равен взрывам 3000 атомных бомб в Хиросиме.

Как в США, так и в бывшем СССР можно насчитать 40 тысяч бомб различной мощности — ядерных и водородных.

Взрыв такого боеприпаса сопоставим с процессами, которые наблюдается внутри Солнца и звезд. Быстрые нейтроны с огромной скоростью расщепляют урановые оболочки самой бомбы. Выделяется не только тепло, но и радиоактивные осадки.

Насчитывают до 200 изотопов. Производство такого ядерного оружия дешевле, чем атомного, а его действие может быть усилено во сколько угодно раз.

Это самая мощная взорванная бомба, которую испытали в Советском Союзе 12 августа 1953 года.

Последствия взрыва

Результат взрыва водородной бомбы носит тройной характер. Самое первое, что происходит — наблюдается мощнейшая взрывная волна. Ее мощность зависит от высоты проводимого взрыва и типа местности, а также степени прозрачности воздуха.

Могут образовываться большие огненные ураганы, которые не успокаиваются в течение нескольких часов.

И все же вторичное и наиболее опасное последствие, которое может вызвать самая мощная термоядерная бомба — это радиоактивное излучение и заражение окружающей местности на длительное время.

Радиоактивные остатки после взрыва водородной бомбы

При взрыве огненный шар содержит в себе множество очень маленьких радиоактивных частиц, которые задерживаются в атмосферном слое земли и надолго там остаются. При соприкосновении с землей этот огненный шар создает раскаленную пыль, состоящую из частиц распада. Сначала оседает крупная, а затем более легкая, которая при помощи ветра разносится на сотни километров.

Эти частицы можно разглядеть невооруженным глазом, например, такую пыль можно заметить на снегу. Она приводит к летальному исходу, если кто-либо окажется поблизости. Самые мелкие частицы могут много лет находиться в атмосфере и так «путешествовать», несколько раз облетая всю планету.

Их радиоактивное излучение станет более слабым к тому моменту, когда они выпадут в виде осадков.

Самая мощная бомба в мире стерла бы и Нью-Йорк со всеми небоскребами. После него остался бы двадцатикилометровый расплавленный гладкий кратер. При таком взрыве не получилось бы спастись, спустившись в метро.

Вся территория в радиусе 700 километров получила бы разрушения и заразилась радиоактивными частицами.

Взрыв «Царь-бомбы» — быть или не быть?

Летом 1961 года ученые решили провести испытание и понаблюдать за взрывом. Самая мощная бомба в мире должна была взорваться на полигоне, расположенном на самом севере России.

Огромная площадь полигона занимает всю территорию острова Новая Земля. Масштаб поражения должен был составить 1000 километров. При взрыве зараженными могли остаться такие промышленные центры, как Воркута, Дудинка и Норильск.

Ученые, осмыслив масштабы бедствия, взялись за головы и поняли, что испытание отменяется.

Места для испытания знаменитой и невероятно мощной бомбы не было нигде на планете, оставалась только Антарктида. Но на ледяном континенте тоже не получилось провести взрыв, так как территория считается международной и получить разрешение на подобные испытания просто нереально. Пришлось снизить заряд этой бомбы в 2 раза.

Бомбу все-таки взрывали 30 октября 1961 года в том же месте — на острове Новая Земля (на высоте около 4 километров). При взрыве наблюдался чудовищный огромный атомный гриб, который поднимался ввысь на 67 километров, а ударная волна трижды обогнула планету.

Кстати, в музее «Арзамас-16», в городе Саров, можно на экскурсии посмотреть кинохронику взрыва, хотя утверждают, что это зрелище не для слабонервных.

Впрочем, нашлись и оптимисты, заявившие о фальсификации испытаний: мол, и тень от чучхе не туда падает, и радиоактивных осадков что-то не видно. Но почему наличие у страны-агрессора водородной бомбы является столь значительным фактором для свободных стран, ведь даже ядерные боеголовки, которые у Северной Кореи имеются в достатке, еще никого так не пугали?

Что это

Водородная бомба, известная также как Hydrogen Bomb или HB — оружие невероятной разрушительной силы, чья мощность исчисляется мегатоннами в тротиловом эквиваленте. Принцип действия HB основан на энергии, которая вырабатывается при термоядерном синтезе ядер водорода — точно такой же процесс происходит на Солнце.

Чем водородная бомба отличается от атомной

Термоядерный синтез — процесс, который происходит во время детонации водородной бомбы — самый мощный тип доступной человечеству энергии.

В мирных целях его использовать мы еще не научились, зато приспособили к военным. Эта термоядерная реакция, подобная той, что можно наблюдать на звездах, высвобождает невероятный поток энергии.

В атомной же энергия получается от деления атомного ядра, поэтому взрыв атомной бомбы намного слабее.

Первое испытание

И Советский Союз вновь опередил многих участников гонки холодной войны. Первую водородную бомбу, изготовленную под руководством гениального Сахарова, испытали на секретном полигоне Семипалатинска — и они, мягко говоря, впечатлили не только ученых, но и западных лазутчиков.

Ударная волна

Прямое разрушительное воздействие водородной бомбы — сильнейшая, обладающая высокой интенсивностью ударная волна. Ее мощность зависит от размера самой бомбы и той высоты, на которой произошла детонация заряда.

Тепловой эффект

Водородная бомба всего в 20 мегатонн (размеры самой большой испытанной на данный момент бомбы — 58 мегатонн) создает огромное количество тепловой энергии: бетон плавился в радиусе пяти километров от места испытания снаряда. В девятикилометровом радиусе будет уничтожено все живое, не устоят ни техника, ни постройки. Диаметр воронки, образованной взрывом, превысит два километра, а глубина ее будет колебаться около пятидесяти метров.

Огненный шар

Самым зрелищным после взрыва покажется наблюдателям огромный огненный шар: пылающие бури, инициированные детонацией водородной бомбы, будут поддерживать себя сами, вовлекая в воронку все больше и больше горючего материала.

Радиационное заражение

Но самым опасным последствием взрыва станет, конечно же, радиационное заражение.

Распад тяжелых элементов в бушующем огненном вихре наполнит атмосферу мельчайшими частицами радиоактивной пыли — она настолько легка, что попадая в атмосферу, может обогнуть земной шар два-три раза и только потом выпадет в виде осадков. Таким образом, один взрыв бомбы в 100 мегатонн может иметь последствия для всей планеты.

Царь-бомба

58 мегатонн — вот какая мощность у самой крупной водородной бомбы, взорванной на полигоне архипелага Новая Земля. Ударная волна три раза обогнула земной шар, заставив противников СССР лишний раз увериться в огромной разрушительной силе этого оружия. Весельчак Хрущев на пленуме шутил, что бомбу не сделали больше только из опасений разбить стекла в Кремле.

Вопрос решен и закрыт
.

Лучший ответ

Ответы

• 7 (63206)
  6
  36
  138 8 лет
• По идее это одно и тоже, но если тебе нужна разница, то:
• атомное оружие:

* Боеприпасы, называемые часто атомными, при взрыве которых происходит только один вид ядерной реакции — деление тяжёлых элементов (урана или плутония) с образованием более лёгких. Нередко боеприпасы этого типа называются однофазными или одноступенчатыми.

ядерное оружие: * Термоядерное оружие (в просторечии часто — водородное оружие), основное энерговыделение которого происходит при термоядерной реакции — синтезе тяжёлых элементов из более лёгких. В качестве запала для термоядерной реакции используется ядерный заряд однофазного типа — его взрыв создаёт температуру в несколько миллионов градусов, при которой начинается реакция синтеза.

В качестве исходного материала для синтеза применяется обычно смесь двух изотопов водорода — дейтерия и трития (в первых образцах термоядерных взрывных устройств применялось также соединение дейтерия и лития). Это так называемый двухфазный, или двухступенчатый тип.

Реакция синтеза отличается колоссальным энерговыделением, поэтому водородное оружие превосходит атомное по мощности примерно на порядок.

Источник: https://kollege.ru/biogafii/v-chem-raznica-mezhdu-atomnoi-i-termoyadernoi-chem-otlichaetsya.html

Ядерные реакции: просто и понятно

Содержание:

Что такое ядерные реакции

Немного истории ядерных реакций

Какие ядерные реакции есть в физике

Деление атомных ядер

Термоядерные реакции

Ядерные реакции, видео

Расщепление ядра атома и способность использовать ядерную энергию, как в созидательных (атомная энергетика), так и разрушительных (атомная бомба) целях стало, пожалуй, одним из самых значимых изобретений прошлого ХХ века. Ну а в основе всей той грозной силы, что таиться в недрах крохотного атома лежат ядерные реакции.

Что такое ядерные реакции

Под ядерными реакциями в физике понимается процесс взаимодействия атомного ядра с другим подобным ему ядром либо разными элементарными частичками, в результате чего происходит изменения состава и структуры ядра.

Немного истории ядерных реакций

Первая ядерная реакция в истории была сделана великим ученым Резерфордом в далеком 1919 году во время опытов по обнаружению протонов в продуктах распада ядер. Ученый бомбардировал атомы азота альфа частицами, и при соударении частиц происходила ядерная реакция.

А так выглядело уравнение этой ядерной реакции. Именно Резерфорду принадлежит заслуга открытия ядерных реакций.

Затем последовали многочисленные опыты ученых по осуществлению различных типов ядерных реакций, например, весьма интересной и значимой для науки была ядерная реакция, вызванная бомбардировкой атомных ядер нейтронами, которую провел выдающийся итальянский физик Э. Ферми.

В частности Ферми обнаружил, что ядерные преобразования могут быть вызваны не только быстрыми нейтронами, но и медленными, который двигаются с тепловыми скоростями. К слову ядерные реакции, вызванные воздействием температуры, получили название термоядерных.

Что же касается ядерных реакций под действием нейтронов, то они очень быстро получили свое развитие в науке, да еще какое, об этом читайте дальше.

Типичная формула ядерной реакции.

Какие ядерные реакции есть в физике

В целом известные на сегодняшний день ядерные реакции можно разделить на:

• деление атомных ядер
• термоядерные реакции

Ниже детально напишем о каждой из них.

Деление атомных ядер

Реакция деления атомных ядер подразумевает распад собственно ядра атома на две части. В 1939 году немецкими учеными О. Ганом и Ф.

Штрассманом было открыто деления ядер атома урана, продолжая исследования своих ученых предшественников, они установили, что при бомбардировке урана нейтронами возникают элементы средней части периодической таблицы Менделеева, а именно радиоактивные изотопы бария, криптона и некоторых других элементов. К сожалению, эти знания первоначально были использованы в ужасающих, разрушительных целях, ведь началась вторая мировая война и немецкие, а с другой стороны, американские и советские ученые наперегонки занимались разработкой ядерного оружия (в основе которого была ядерная реакция урана), закончившейся печально известными «ядерными грибами» над японскими городами Хиросимой и Нагасаки.

Но вернемся к физике, ядерная реакция урана при расщеплении его ядра обладает просто таки колоссальной энергией, которую наука смогла поставить себе на службу. Как же происходит подобная ядерная реакция? Как мы написали выше, она происходит вследствие бомбардировки ядра атома урана нейтронами, от чего ядро раскалывается, при этом возникает огромная кинетическая энергия, порядка 200 МэВ.

Но что самое интересное, в качестве продукта ядерной реакции деления ядра урана от столкновения с нейтроном, возникает несколько свободных новых нейтронов, которые, в свою очередь, сталкиваются с новыми ядрами, раскалывают их, и так далее.

В результате нейтронов становится еще больше и еще больше ядер урана раскалывается от столкновений с ними – возникает самая настоящая цепная ядерная реакция.

Вот так она выглядит на схеме.

При этом коэффициент размножения нейтронов должен быть больше единицы, это необходимое условие ядерной реакции подобного вида. Иными словами, в каждом последующем поколении нейтронов, образованных после распада ядер, их должно быть больше, нежели в предыдущем.

Стоит заметить, что по похожему принципу ядерные реакции при бомбардировке могут проходить и во время деления ядер атомов некоторых других элементов, с теми нюансами, что ядра могут бомбардироваться самыми разными элементарными частичками, да и продукты таких ядерных реакций будут разниться, чтобы описать их более детально, нужна целая научная монография

Термоядерные реакции

В основе термоядерных реакций лежат реакции синтеза, то есть, по сути, происходит процесс обратный делению, ядра атомов не раскалываются на части, а наоборот сливаются друг с другом. При этом также происходит выделение большого количества энергии.

Термоядерные реакции, как это следует из самого из названия (термо – температура) могут протекать исключительно при очень высоких температурах.

Ведь чтобы два ядра атомов слились, они должны приблизиться на очень близкое расстояние друг к другу, при этом преодолев электрическое отталкивание их положительных зарядов, такое возможно при существовании большой кинетической энергии, которая, в свою очередь, возможна при высоких температурах.

Следует заметить, что на Солнце происходят термоядерные реакции водорода, впрочем, не только на нем, но и на других звездах, можно даже сказать, что именно она лежит в самой основе их природы всякой звезды.

Ядерные реакции, видео

И в завершение образовательное видео по теме нашей статьи, ядерным реакциям.

Источник: https://www.poznavayka.org/fizika/yadernyie-reaktsii-prosto-i-ponyatno/

Чем ядерная реакция отличается от термоядерной

4 Декабря 2019 г.

Поделитесь: VK | FB | OK | TW

Содержание:

ExploreFor EnterpriseGet Our AppJoin for FreeLog InLoupe CopyExploreLoupe CopyLoupe CopyBrowseGet the appSearchFor EnterpriseLog InJoin for FreeТермоядерные реакции в звездах

To view this video please enable JavaScript, and consider upgrading to a web browser that supports HTML5 video

Таким образом, чтобы вступить в реакцию, ядра должны преодолеть потенциальный барьер. Например, для реакции дейтерий-тритий величина этого барьера составляет примерно 0,1 МэВ. Для сравнения, энергия ионизации водорода — 13 эВ. Поэтому вещество, участвующее в термоядерной реакции, будет представлять собой практически полностью ионизированную плазму.

Много было гипотез появления энергии от солнца начиная от бомбардировки метеоритами, сжатия элементов до распада тяжелых элементов как при ядерном делении.

Энергия Солнца за счет термоядерных реакций

Другие две цепочки (ppII и ppIII) вносят вклад в цикл при более высоких температурах, чем ppI. На Солнце около 85% слияний водорода в гелий-4 происходят через ppI.

Число реакций синтеза Xc, инициируемое одним мюоном, ограничено величиной коэффициента прилипания мюона. Экспериментально удалось получить значения Xc ~100, т. е. один мюон способен высвободить энергию ~ 100 × Х МэВ, где Х — энергетический выход катализируемой реакции.

Что представляет собой, визуально, термоядерный синтез? В принципе это горение. Но понятно, что это горение очень большой мощности на единицу объёма пространства. И понятно, что это не процесс окисления. Здесь, в процессе горения, участвуют другие элементы, которые тоже горят, но при особых физических условиях.

Чем отличается атомное оружие от термоядерного?

Температура, эквивалентная 0,1 МэВ, приблизительно равна 109 К, однако есть два эффекта, которые снижают температуру, необходимую для термоядерной реакции:

Вместе с тем неуправляемая термоядерная реакция нашла своё применение в военном деле.

Впервые термоядерное взрывное устройство было испытано в ноябре 1952 года в США, а уже в августе 1953 года в Советском Союзе испытали термоядерное взрывное устройство в виде авиабомбы.

Общая формула электронного захвата p + + e − → n + ν e {displaystyle mathrm {p} ^{+}+mathrm {e} ^{-}
ightarrow mathrm {n} +{
u }_{e},}  , и электронный захват происходит внутри дипротона, пока он не распался.

Солнце – совершенный термоядерный реактор

Считается, теоретически, что именно от значения этих двух критериев в основном зависит скорость протекания той или иной термоядерной реакции.

В некоторых случаях (на Солнце 0,25 %, или в одной реакции из 400) слияние протонов в ядро дейтерия происходит не с эмиссией позитрона, а с поглощением электрона. Это слияние двух протонов и электрона называется pep-реакцией (по частицам в начальном состоянии); в ней излучается моноэнергетическое нейтрино с энергией 1,44 МэВ, выпускаемое при электронном захвате.

Солнце – центральная и единственная звезда нашей Солнечной системы, вокруг которой обращаются другие объекты этой системы: планеты и их спутники, карликовые планеты и их спутники, астероиды, метеороиды, кометы и космическая пыль. Масса Солнца (теоретически) составляет 99,8% от суммарной массы всей Солнечной системы. Солнечное излучение поддерживает жизнь на Земле (фотоны необходимы для начальных стадий процесса фотосинтеза), определяет климат.

Ядерная реакция синтезаПра?

где Е — энергия в джоулях, m — «недостающая масса» в килограммах, а с — скорость света, равная (в вакууме) 299 792 458 м/с.

Солнце производит таким образом колоссальное количество энергии, так как ядра водорода преобразуются в ядра гелия безостановочно и в огромных количествах.

В Солнце достаточно материи для того, чтобы процесс водородного синтеза продолжался миллионы тысячелетий. Со временем запас водорода подойдет к концу, но это случится не при нашей жизни.

Термоядролық реакция, термоядролық синтез — миллиондаған градус температурада жүзеге асатын ядролық бірігу реакциясы деп аталады.

По спектральной классификации Солнце относится к типу G2V («жёлтый карлик»). Температура поверхности Солнца достигает 6000 K, поэтому Солнце светит почти белым светом, но из-за более сильного рассеяния и поглощения коротковолновой части спектра атмосферой Земли прямой свет Солнца у поверхности нашей планеты приобретает некоторый жёлтый оттенок.

Стоимость электроэнергии в сравнении с традиционными источникамиПра?

Применение термоядерной реакции как практически неисчерпаемого источника энергии связано в первую очередь с перспективой освоения технологии управляемого термоядерного синтеза (УТС). В настоящее время научная и технологическая база не позволяет использовать УТС в промышленных масштабах.

5. Проблема нагрева короны. Над видимой поверхностью Солнца (фотосферой), имеющей температуру около 6 000 K, находится солнечная корона с температурой более 1 500 000 K.

Можно показать, что прямого потока тепла из фотосферы недостаточно для того, чтобы привести к такой высокой температуре короны.

Новое понимание термоядерного синтеза на Солнце объясняет природу такой температуры солнечной короны. Именно в ней происходят термоядерные реакции.

Тэги: #синтезируютс #отличаетс #википеди #уравнен

Нашли неточность или устаревшие данные? Отредактируйте статью!

Читайте так же:

• Илья Легостаев: краткая биография, личная жизнь, фото
• Мартина Хингис: биография, карьера, личная жизнь
• Владимир Жириновский, место и дата рождения
• Пеницилл — строение, питание, размножение, гриб, мицелий, мукор, плесень
• «Славяновская», минеральная вода: показания и противопоказания к применению
• Трудности содержания животного в домашних условиях
• Чем отличается тонзиллит от ангины и как диагностировать и лечить заболевание
• Рассказать о чем спорили базаров с павлом петровичем кирсановым
• К какому врачу обращаться при головных болях – постановка диагноза и лечение
• Шевроле Круз багажник, размеры, клиренс, дорожный просвет Chevrolet Cruze

Источник: https://ozpp-omsk.ru/14680/

Термоядерная реакция — это… Что такое Термоядерная реакция?

Схема реакции дейтерий-тритий

Анимированная схема реакции дейтерий-тритий.

Термоядерная реа́кция — разновидность ядерной реакции, при которой лёгкие атомные ядра объединяются в более тяжёлые за счет кинетической энергии их теплового движения.

Происхождение термина

Для того, чтобы произошла ядерная реакция, исходные атомные ядра должны преодолеть так называемый «кулоновский барьер» — силу электростатического отталкивания между ними. Для этого они должны иметь большую кинетическую энергию.

Согласно кинетической теории, кинетическую энергию движущихся микрочастиц вещества (атомов, молекул или ионов) можно представить в виде температуры, а следовательно, нагревая вещество можно достичь ядерной реакции.

Именно эту взаимосвязь нагревания вещества и ядерной реакции и отражает термин термоядерная реакция.

Кулоновский барьер

Атомные ядра имеют положительный электрический заряд. На больших расстояниях их заряды могут быть экранированы электронами. Однако для того, чтобы произошло слияние ядер, они должны сблизиться на расстояние, на котором действует сильное взаимодействие.

Это расстояние — порядка размера самих ядер и во много раз меньше размера атома. На таких расстояниях электронные оболочки атомов (даже если бы они сохранились) уже не могут экранировать заряды ядер, поэтому они испытывают сильное электростатическое отталкивание.

Сила этого отталкивания, в соответствии с законом Кулона, обратно пропорциональна квадрату расстояния между зарядами.

На расстояниях порядка размера ядер величина сильного взаимодействия, которое стремится их связать, начинает быстро возрастать и становится больше величины кулоновского отталкивания.

Таким образом, чтобы вступить в реакцию, ядра должны преодолеть потенциальный барьер. Например, для реакции дейтерий-тритий величина этого барьера составляет примерно 0,1 МэВ. Для сравнения, энергия ионизации водорода — 13 эВ. Поэтому вещество, участвующее в термоядерной реакции, будет представлять собой практически полностью ионизированную плазму.

Температура, эквивалентная 0,1 МэВ, приблизительно равна 109 К, однако есть два эффекта, которые снижают температуру, необходимую для термоядерной реакции:

• Во-первых, температура характеризует лишь среднюю кинетическую энергию, есть частицы как с меньшей энергией, так и с большей. На самом деле в термоядерной реакции участвует небольшое количество ядер, имеющих энергию намного больше средней (т. н. «хвост максвелловского распределения»).

• Во-вторых, благодаря квантовым эффектам, ядра не обязательно должны иметь энергию, превышающую кулоновский барьер. Если их энергия немного меньше барьера, они могут с большой вероятностью туннелировать сквозь него.

Мюонный катализ

• Основная статья: Мюонный катализ
• Термоядерная реакция может быть существенно облегчена при введении в реакционную плазму отрицательно заряженных мюонов.
• Мюоны µ− вступая в взаимодействие с термоядерным топливом образуют мезомолекулы, в которых расстояние между ядрами атомов топлива несколько меньше, что облегчает их сближение и, кроме того, повышает вероятность туннелирования ядер через кулоновский барьер.

Число реакций синтеза Xc, инициируемое одним мюоном, ограничено величиной коэффициента прилипания мюона. Экспериментально удалось получить значения Xc ~100, т. е. один мюон способен высвободить энергию ~ 100 × Х МэВ, где Х — энергетически выход катализируемой реакции.

Пока величина освобождаемой энергии меньше, чем энергетические затраты на производство самого мюона (5-10 ГэВ). Таким образом, мюонный катализ пока энергетически невыгодный процесс. Коммерчески выгодное производство энергии с использованием мюонного катализа возможно при Xc ~ 104.

Термоядерные реакции

(1)	D	+	T	→	4He	(3.5 MeV)	+	n	(14.1 MeV)
(2)	D	+	D	→	T	(1.01 MeV)	+	p	(3.02 MeV)	(50 %)
(3)	→	3He	(0.82 MeV)	+	n	(2.45 MeV)	(50 %)
(4)	D	+	3He	→	4He	(3.6 MeV)	+	p	(14.7 MeV)
(5)	T	+	T	→	4He	+	2	n	+ 11.3 MeV
(6)	3He	+	3He	→	4He	+	2	p
(7)	3He	+	T	→	4He	+	p	+	n	+ 12.1 MeV	(51 %)
(8)	→	4He	(4.8 MeV)	+	D	(9.5 MeV)	(43 %)
(9)	→	4He	(0.5 MeV)	+	n	(1.9 MeV)	+	p	(11.9 MeV)	(6 %)
(10)	D	+	6Li	→	2	4He[1]	+ 22.4 MeV —
(11)	p	+	6Li	→	4He	(1.7 MeV)	+	3He	(2.3 MeV)-
(12)	3He	+	6Li	→	2	4He	+	p	+ 16.9 MeV
(13)	p	+	11B	→	3	4He	+ 8.7 MeV

Применение термоядерной реакции как практически неисчерпаемого источника энергии связано в первую очередь с перспективой освоения технологии управляемого термоядерного синтеза (УТС). В настоящее время научная и технологическая база не позволяет использовать УТС в промышленных масштабах.

Вместе с тем, неуправляемая термоядерная реакция нашла своё применение в военном деле.

Впервые термоядерное взрывное устройство было испытано в ноябре 1952 года в США, а уже в августе 1953 года в Советском Союзе испытали термоядерное взрывное устройство в виде авиабомбы.

См. также

Примечания

1. ↑ Это суммарная запись топливного цикла DT реакции с воспроизводством T через Li

Источник: https://dic.academic.ru/dic.nsf/ruwiki/5221

Разница между атомной энергией и ядерной энергией

Все атомы состоят из ядра и электронного облака вокруг ядра. Ядро состоит из протонов и нейтронов, которые являются субатомными частицами. Каждый атом несет определенное количество энергии. Это называется атомной энергией.

Эта атомная энергия включает в себя потенциальную энергию субатомных частиц и энергию, необходимую для удержания электронов на орбиталях вокруг ядра. Ядерная энергия относится к энергии, выделяющейся при делении и слиянии ядра.

Основное различие между атомной энергией и ядерной энергией состоит в том, что атомная энергия включает энергию, необходимую для удержания электронов в атоме, тогда как ядерная энергия не включает энергию, необходимую для удержания электронов

Ключевые области покрыты

1. Что такое атомная энергия      — определение, типы, примеры 2. Что такое ядерная энергия      — определение, типы, примеры 3. В чем разница между атомной энергией и ядерной энергией      — Сравнение основных различий

• Ключевые слова: атомная энергия, атомная энергия связи, уравнение Эйнштейна, энергия ионизации, ядерная энергия связи, ядерное деление, ядерный синтез, нейтроны, ядерная энергия, потенциальная энергия, радиоактивный распад

Что такое атомная энергия

Атомная энергия — это полная энергия, которую атом несет с собой. Термин атомная энергия был впервые введен до открытия ядра. Атомная энергия — это сумма разных типов энергий.

Типы энергий

Атомная энергия связывания

Энергия связи атома — это энергия, необходимая для разложения атома на свободные электроны и ядро. Он измеряет энергию, необходимую для удаления электронов с орбиталей атома. Это также называется энергия ионизации при рассмотрении разных элементов.

Ядерная энергия

Это энергия, необходимая для расщепления ядра на нейтроны и протоны. Другими словами, энергия связи ядра — это энергия, которая использовалась для удержания нейтронов и протонов вместе, чтобы сформировать ядро. Энергия связи всегда является положительной величиной, поскольку энергию следует использовать для того, чтобы удерживать силы между протонами и нейтронами.

Рисунок 1: Ядерная энергия связи некоторых элементов

Потенциальная энергия ядра

Потенциальная энергия — это сумма потенциальных энергий всех субатомных частиц в ядре. Поскольку субатомные частицы не разрушаются при ядерном расщеплении, эти частицы всегда будут иметь потенциальную энергию. Потенциальная энергия может быть преобразована в различные формы энергии.

Энергия, высвобождаемая посредством ядерного деления и синтеза

Ядерное деление и ядерный синтез могут быть названы ядерными реакциями. Деление ядра — это процесс, в котором ядро ​​расщепляется на более мелкие части. Ядерный синтез — это процесс, в котором два атомных ядра объединяются в одно большое ядро.

Энергия, выпущенная в радиоактивном распаде

Нестабильные ядра подвергаются специальному процессу, называемому радиоактивным распадом, чтобы получить стабильное состояние. Там нейтроны или протоны могут быть преобразованы в различные типы частиц, которые затем испускаются из ядра.

Энергия атомов в химических связях

Соединения состоят из двух или более атомов. Эти атомы связаны друг с другом посредством химических связей. Чтобы удерживать атомы в этих химических связях, требуется определенная энергия. Это называется межатомной энергией.

Что такое атомная энергия

Ядерная энергия — это полная энергия ядра атома. Ядерная энергия выделяется, когда происходят ядерные реакции. Ядерные реакции — это реакции, которые могут изменить ядро ​​атома. Существуют два основных типа ядерных реакций: реакции ядерного деления и реакции ядерного синтеза.

Ядерное деление

Деление ядра — это расщепление ядра на более мелкие частицы. Эти частицы называются продуктами деления. Когда происходит ядерное деление, конечная общая масса продуктов деления не равна общей начальной массе ядра. Окончательное значение также меньше исходного значения. Недостающая масса преобразуется в энергию. Высвобождаемая энергия может быть найдена с помощью уравнения Эйнштейна.

E = mc2

Где E — это высвобождаемая энергия, m — недостающая масса, а c — скорость света.

Деление ядра может происходить тремя способами:

Радиоактивный распад

Радиоактивный распад происходит в нестабильных ядрах. Здесь некоторые субатомные частицы преобразуются в различные формы частиц и испускаются спонтанно. Это происходит для того, чтобы получить стабильное состояние.

Нейтронная бомбардировка

Ядерное деление может происходить посредством нейтронной бомбардировки. Когда ядро ​​поражено нейтроном извне, ядро ​​может расколоться на фрагменты. Эти фрагменты называются продуктами деления. Это высвобождает большое количество энергии вместе с большим количеством нейтронов ядра.

Термоядерная реакция

Деление ядра происходит, когда два или более ядер соединяются друг с другом, образуя новое единое ядро. Здесь высвобождается большое количество энергии. Недостающая масса в процессе синтеза превращается в энергию.

Рисунок 2: Ядерная реакция синтеза

Приведенные выше примеры показывают слияние дейтерия (2H) и тритий (3ЧАС). Реакция дает гелий (4Он) как конечный продукт вместе с нейтроном. Реакция дает в общей сложности 17,6 МэВ.

Ядерная энергия является хорошим источником энергии для производства электроэнергии. Ядерные энергетические реакторы способны использовать ядерную энергию для производства электроэнергии.

Плотность энергии элементов, которые можно использовать в ядерных реакторах, очень высока по сравнению с другими источниками энергии, такими как ископаемое топливо.

Однако основным недостатком использования ядерной энергии является образование ядерных отходов и драматические аварии, которые могут произойти на электростанциях.

Определение

Атомная энергия: Атомная энергия — это полная энергия, которую атом несет с собой.

Ядерная энергия: Ядерная энергия — это полная энергия ядра атома.

Значение

Атомная энергия: Атомная энергия имеет очень высокое значение, так как это полная энергия, из которой состоит атом.

Ядерная энергия: Ядерная энергия имеет большое значение из-за высокой энергии, выделяемой в результате ядерных реакций.

Химическая связь

Атомная энергия: Атомная энергия включает энергию, необходимую для удержания атомов в химических связях, когда атомы находятся в соединениях.

Ядерная энергия: Ядерная энергия не включает энергию, необходимую для удержания атомов в химических связях

Электроны

Атомная энергия: Атомная энергия включает в себя энергию, необходимую для расщепления атома на свободные электроны и ядра.

Ядерная энергия: Ядерная энергия не включает энергию, необходимую для расщепления атома на свободные электроны и ядра.

Заключение

И атомная энергия и ядерная энергия определены относительно атомов. Атомная энергия включает в себя сумму энергии, включенной в атом. Ядерная энергия включает энергию, высвобождаемую при внесении изменений в ядро ​​атома. Это основное различие между атомной энергией и ядерной энергией.

Ссылка:

1. «Ядерный синтез». Архив Atomci. Национальная научная цифровая библиотека, н.д. Web.

Источник: https://ru.strephonsays.com/difference-between-atomic-energy-and-nuclear-energy

Чем отличается атомная бомба от термоядерной

В СМИ часто можно услышать громкие слова о ядерном оружии, но очень редко уточняется разрушительная способность того или иного взрывного заряда, поэтому как правило в один ряд ставятся термоядерные боеголовки мощностью в несколько мегатонн и атомные бомбы, сброшенные на Хиросиму и Нагасаки в конце второй мировой войны, мощность которых составляла всего от 15 до 20 килотонн, то есть в тысячу раз меньше. Что же стоит за этим колоссальным разрывом в разрушительной способности видов ядерного оружия? Стоит за этим разная технология и принцип заряда. Если устаревшие «атомные бомбы», вроде тех, что были сброшены на Японию, работают на чистом делении ядер тяжелых металлов, то термоядерные заряды представляют из себя «бомбу в бомбе», наибольшее действие которой создает синтез гелия, а распад ядер тяжелых элементов является лишь детонатором этого синтеза. Немного физики: тяжелые металлы – это чаще всего или уран с высоким содержанием изотопа 235 или плутоний 239. Они радиоактивны и их ядра не стабильны. Когда концентрация таких материалов в одном месте резко возрастает до определенного порога, происходит самоподдерживающаяся цепная реакция, когда нестабильные ядра, разрушаясь на части, провоцируют такой же распад соседних ядер своими осколками. При этом распаде выделяется энергия. Много энергии. Так работают взрывные заряды атомных бомб, а также ядерные реакторы АЭС. Что касается термоядерной реакции или термоядерного взрыва, то там ключевое место отводится совсем иному процессу, а именно – синтезу гелия. При высоких температурах и давлении происходит так, что сталкиваясь, ядра водорода слипаются, создавая из себя более тяжелый элемент – гелий. При этом также выделяется огромное количество энергии, чему свидетельство – наше Солнце, где постоянно происходит этот синтез. В чем преимущества термоядерной реакции: Во-первых, нет ограничения в возможной мощности взрыва, ведь он зависит исключительно от количества материала, из которого осуществляется синтез (чаще всего в качестве такого материала используют дейтерид лития).

Во-вторых, нет продуктов радиоактивного распада, то есть тех самых осколков ядер тяжелых элементов, что существенно снижает радиоактивное загрязнение.

Ну и в третьих, нет тех колоссальных сложностей в производстве взрывного материала, как в случае с ураном и плутонием. Есть, правда, минус: требуется огромная температура и невероятное давление для начала такого синтеза. Вот для создания этого давления и жара, как раз требуется детонирующий заряд, работающий по принципу обыкновенного распада тяжелых элементов.

Вы в разделе: Истории 

Источник: http://vanilla.su/chem-otlichaetsya-atomnaya-bomba-ot-termoyadernoy.html