Велика енциклопедия на нефт и газ

Синтез - хелий

И така, стигаме до заключението, че в сравнение с освободената енергия термоядрените процеси не са толкова щедър и обилен доставчик на хелий. Въпреки това възможностите за синтез на хелий в бъдеще са достатъчно големи, за да може този източник да се превърне в един от основните доставчици на хелий. [31]

Ръдърфорд разбира, че е умишлено безсмислено да се извършва синтез на хелий и еманация като обикновена химическа реакция: разпадането на радий е придружено от отделянето на огромна енергия и следователно е необходима огромна енергия за комбиниране на продуктите на разпадането. [32]

Комбинацията от тези две реакции формира основата на термоядрения синтез. За да започне ядрената реакция на сливане на хелий с водород, първоначалните вещества трябва да се нагреят до температура 100 000 000 С. [33]

Термоядрените реакции са придружени от освобождаването на колосално количество енергия (виж стр. Така че, в резултат на горната реакция на сливане на хелий с водород, трябва да се освободи огромна енергия, равна на 6 87 MeV, или 644 милиона kJ, на 1 g водород. [35]

Термоядрените реакции са придружени от отделянето на колосално количество енергия (виж стр. Така че, в резултат на горната реакция на сливане на хелий с водород, трябва да се освободи огромна енергия, равна на 6 87 MeV, или 644 милиона kJ (154 милиона/скала) на 1 g водород.3 милиона пъти повече от енергията, отделяна при изгаряне на водород, и 15 милиона пъти повече енергия, получена от изгаряне на висококалорични въглища. [36]

Това е резултат от сливането на хелиевото ядро, което има по-нисък енергиен резерв от протона и следователно е по-трайно. Сега науката има убедителни доказателства, че термоядрените процеси на синтез на хелий се извършват на Слънцето по два начина. Първият се нарича протон-протонен цикъл. Състои се от три, постепенно променящи се трансформации. Първоначално два протона се сливат, образувайки тежък изотоп на водородното ядро - дейтрона (H, DI), изграден от протон и неутрон. [37]

ВЪГЛЕРОДНО-АЗОТЕН ЦИКЛ, верига от термоядрени реакции в звезди, водещи до синтеза на хелий от водород с участието на въглерод и азот като катализатори (вж. [38]

Синтезът на атомни ядра на много леки елементи, както и разпадането на атомните ядра на тежките елементи, е придружен от освобождаването на значителни количества енергия. Ядрените реакции на сливане на хелий с водород са от особено голям теоретичен и практически интерес в енергийно отношение. [39]

Първата от горните реакции H H2 - He4 n има най-голям добив. Но дори при такива стойности на ефективните напречни сечения броят на сблъсъците на първоначалните ядра, водещи до синтеза на хелий, е малък. [40]

След завършване на водородните термоядрени реакции (вж. Водороден цикъл и Въглерод-агпитен цикъл), в резултат на което водородът е в центъра, зоната на звездата се превръща напълно в хелий, неутрони и протони в звездната материя става приблизително равна . Това обогатяване на звездна материя с неутрони няма решаващ ефект върху структурата на звездата, основното тук е освобождаването на енергия при термоядрени реакции на синтеза на хелий. [41]

Процесът на сливане на Галия е основната причина за пънчето на безброй звезди, тяхната енергийна активност като саморегулиращи се електроцентрали. Водородът е тяхното гориво, източникът на неговия произход все още е неизвестен; ролята на шлаката на тези станции се играе от хелий. И така, синтезът на хелий е предшественикът на всички реакции, основната причина за основата на живота, светлината, топлината и метеорологичните явления на Земята. Водородният резерв е достатъчен за съществуването на Слънцето в продължение на милиарди години; смята се, че по време на съществуването на Слънцето водородът е изгорял само с няколко процента. Но има звезди - бели джуджета - където целият водород вече е изчерпан; те блестят поради натрупания енергиен резерв. Размерите им са малки, но плътността им е необичайно висока; повечето от тях са, очевидно, магнезий и тежки елементи. [42]

Масивната обвивка на водородна бомба съдържа уран или плутониева бомба и вещества, които по време на термоядрената реакция се превръщат в хелий - тежки и свръхтежки изотопи на водорода (деутерий и тритий) под формата на съединения с литий. За да се предизвика термоядрена реакция в такава система, първо се детонира бомба с уран или плутоний. Това води до рязко повишаване на температурата, което прави възможно синтезирането на хелий. [43]

Високата температура, необходима за иницииране на реакцията, се постига с конвенционална уран или плутониева бомба, която играе същата роля като експлозивна живачна капсула в конвенционален детонатор. Експлозията на водородна бомба може да достигне до 20 мегатона тринитротолуол и следователно е 1000 пъти по-голяма от експлозията на първата бомба 235U, хвърлена върху Хирошима и с добив от 20 килотона. Досега все още не са намерени средства за използване за мирни цели на огромната енергия на синтеза на хелий от водород. [44]