Синтез на хелий от водород
Химия и химическа технология
Важен тип ядрени реакции са термоядрените реакции. Това са реакции на сливане (синтез) на атомни ядра в по-сложни. Като пример за термоядрена реакция можем да посочим общото уравнение за синтеза на хелиеви ядра от водородни ядра (протони) [c.661]
Звездният хелий (хелийът на Вселената) е продукт на термоядрена реакция на сливане на водородни ядра, която се случва на Слънцето и звездите по протежение на протон-протонния цикъл. Два протона с висока скорост (поради високата температура в звездата) се сблъскват, комбинират се и образуват дейтрона, състоящ се от един протон и един неутрон. Когато дейтерон се сблъска с друг протон, ще се излъчи y-квант и ще се образува частица He. Атомите не могат да се сблъскат с друга подобна частица, докато общо ядро He се образува с излъчването на два протона. 1 кг синтезиран хелий отделя 175 милиона кВтч енергия. Горното може да бъде представено от диаграмата [c.11]
Синтез на хелий от водород. Термоядрени реакции 52 [c.527]
Един от източниците на енергия за излъчване на слънцето и звездите е термоядрена верижна реакция на синтеза на хелий от водород. Причинителите на веригите в тази реакция са протони, а нестабилният изотоп на хелий He е междинен продукт. Последователността на елементарните действия е следната [c.247]
Различните температурни условия и съставът на звезди от различен тип, като гиганти, средни звезди и звезди джуджета, потвърждават идеята, че върху тях протичат много термоядрени реакции. Например хелий може да се образува от ядрата на елементарния елемент, водород, в резултат на поетапно ядрено сливане. [c.442]
Реакциите на синтез (синтез) на леки ядра в по-тежки са възможни само при много висока температура (около 10 К и по-висока), при която енергията на ядрите с подобно зареждане е достатъчна за преодоляване на взаимното им отблъскване и сливане. Следователно реакциите на ядрен синтез се наричат тернохохонуклеарни реакции. При естествени условия термоядрените реакции протичат само във вътрешността на звездите. Термоядрените реакции са придружени от пускането на колосална монета на жертвоприношение. И така, в резултат на синтеза на хелий от водород с отделянето на позитрони (p) [c.15]
Теорията за еволюцията на елементите върху звездите се основава на идеята, че химичният състав на звездата е функция от нейната възраст. При младите звезди, като Слънцето, преобладаващите елементи са водородът и хелийът се образува от водорода в резултат на термоядрен синтез, който причинява енергийни процеси на звездата. Последователността на ядрените реакции, водещи до синтеза на хелий от водород в звездите, е обоснована от G. Bethe (1938). Тази схема, наречена цикъл на Бете, се състои от следните последователни реакции C1 "+ N -> N C + H [c.63]
Термоядрените реакции са придружени от отделянето на колосални количества енергия (вж. Стр. 40). Така че, в резултат на горната реакция на синтеза на хелий от водород, трябва да се освободи огромна енергия, равна на 6,87 Meu, или 644 милиона kJ (154 милиона/скала) на 1 g водород. Това е 3 милиона пъти повече от енергията, отделяна при изгаряне на водород, и 15 милиона пъти повече от енергията, получена от изгарянето на висококалорични въглища. [c.45]
За да започне реакцията на ядрен синтез, е необходимо да се достигне температура от порядъка на милион градуса. Тъй като ядреното делене е единственото известно понастоящем средство за постигане на такива температури, атомна бомба на базата на делене се използва за иницииране на реакция на водороден синтез. Това обстоятелство прави малко вероятно да може да се извърши самоподдържаща се верижна реакция на ядрен синтез (термоядрена реакция), която се контролира по същия начин, както се извършва в ядрен реактор за реакции на делене. Предполага се, че енергията, освободена от звездите, включително нашето Слънце, се формира в резултат на реакции на ядрен синтез, подобни на реакциите, посочени по-горе. В зависимост от възрастта и температурата на звездата, ядра от въглерод, кислород и азот, както и изотопи на водород и хелий, могат да участват в такива реакции. [c.437]
Пример за термоядрена реакция е сливането на хелиево ядро от водородни ядра. Тази реакция, наречена въглероден цикъл (фиг. 104), е източникът на енергия за голям клас звезди. Във всеки цикъл се улавят четири протона (водородни ядра) и се излъчват една а-частица (ядро на хелий OHe>) и два позитрона. До края на цикъла въглеродното ядро dC се намалява. Продължителността на един цикъл на слънце е около милион години. [c.273]
Това са в най-общ план основните положения на съвременната теория за синтеза на химични елементи, която, разбира се, е на прав път. Той изхожда от предположенията, че химическите елементи се образуват на всички етапи на звездната еволюция в различни ядрени процеси, термоядрени реакции на синтез на хелий от водородни ядра в различните им версии, реакции на добавяне на хелиеви ядра, синтез на въглерод, бавни и бързи процеси на добавяне на неутрони и, накрая, бързи равновесни процеси. Определени ядрени процеси на синтез на елементи съответстват на всяко състояние на звездата и обратно, когато етапът на един или друг ядрен процес приключи, звездата преминава в качествено ново състояние. По този начин еволюцията на звездата и синтезът на елементи са два взаимосвързани и взаимозависими процеса. [c.140]