Čo je termonukleárna reakcia?

Termonukleárna reakcia je jadrová reakcia medzi ľahkými atómovými jadrami, ktorá prebieha pri veľmi vysokej teplote (nad 108 K). V tomto prípade sa vytvára veľké množstvo energie vo forme neutrónov s vysokým energetickým indexom a fotónmi - časticami svetla.

Vysoké teploty a následne vyššie energie jadier, ktoré sa zrazia, sú potrebné na prekonanie elektrostatickej bariéry. Táto bariéra je spôsobená vzájomným odpudzovaním jadier (ako nabité častice rovnakého mena). V opačnom prípade by sa nemohli dostať bližšie k dostatočnej vzdialenosti pre pôsobenie jadrových síl (čo je približne 10-12 cm).

Termonukleárna reakcia je proces vytvárania jadier, ktoré sú silne vzájomne prepojené, od drobnejšieho. Takmer všetky takéto reakcie sa týkajú reakcií fúzie (syntézy) ľahších jadier na ťažké.

Kinetická energia potrebná na prekonanie vzájomného odpudzovania by sa mala zvyšovať s nárastom jadrového náboja. Preto je najjednoduchšia syntéza ľahkých jadier s malým elektrickým nábojom.

V prírode sa termonukleárna reakcia môže uskutočniť iba vo vnútri hviezd. Na jej implementáciu za suchozemských podmienok je potrebné látku zohriať jedným z možných spôsobov:

• Jadrový výbuch;
• Bombardovanie s intenzívnym lúčom častíc;
• Výkonný laserový impulz alebo výboj plynu.

Termonukleárna reakcia, ktorá sa prejavuje v črevných hviezdach, zohráva archívnu úlohu vo vývoji vesmíru. Po prvé, jadrá budúcich chemických prvkov sa tvoria z vodíka v hviezdach a po druhé je to zdroj energie hviezd.

Termonukleárne reakcie na Slnko

Na Slnku je protón-protónový cyklus hlavným zdrojom energie, keď sa vytvorí jedno jadro hélia zo štyroch protónov. Energia, ktorá sa uvoľňuje počas syntézy, sa prenáša generovaním jadier, neutrónov, neutrín a kvantov elektromagnetického žiarenia. Štúdium neutrinového toku pochádzajúceho zo Slnka vedci dokážu určiť povahu a introspekciu jadrových reakcií, ktoré sa vyskytujú v jej strede.

Priemerná intenzita uvoľňovania energie Slnka pozemskými normami je zanedbateľná - len 2 erg / s * g (na 1 gram slnečnej hmoty). Táto hodnota je oveľa nižšia ako rýchlosť elektrolýzy v živom tele počas procesu štandardného metabolizmu. A len kvôli obrovskej hmotnosti slnka (2 * 1033 g), celkové množstvo vyžiarenej energie je také obrovské množstvo, napríklad 4 * 1028 W.

Kvôli obrovskej veľkosti a hmotnosti Slnka a iných hviezd sa v nich ideálne rieši problém obmedzenia a tepelnej izolácie plazmy: reakcie prebiehajú v horúcom jadre a prenos tepla sa uskutočňuje z chladnejšieho povrchu. To je dôvod, prečo hviezdy môžu produkovať energiu tak efektívne v takých pomalých procesoch, ako je protónový protónový cyklus. Za suchozemských podmienok sú takéto reakcie prakticky nepraktické.

Termojadrová energia je základom budúcnosti

Na našej planéte má zmysel používať a používať iba najefektívnejšie termonukleárne reakcie - predovšetkým syntézu hélia z jadier lýria a trícia. Takéto reakcie v pomerne veľkom meradle sú doteraz realizovateľné len pri skúšobných výbuchoch vodíkových bômb. Napriek tomu sa neustále uskutočňuje všetok nový vývoj s cieľom efektívne dosiahnuť mierovú elektrickú energiu. Tradičná jadrová energia využíva rozkladovú reakciu a pri syntéze energie v jadrovej syntéze je zapojená. Súčasne má termonukleárna reakcia niekoľko nepopierateľných výhod oproti reakcii jadrového rozpadu.

1. Pri termonukleárnych reakciách je možné zabrániť uvoľňovaniu rádioaktívneho žiarenia, pretože energetickým produktom je v tomto prípade "čistá" svetelná energia.

2. Množstvo prijatej energie, termonukleárne procesy ďaleko prevyšujú tradičné atómové reakcie, ktoré sa používajú v moderných reaktoroch.

3. Na udržanie reakcie jadrového rozpadu je potrebné neustále monitorovanie neutrónového toku, inak môže nasledovať nekontrolovateľná reťazová reakcia, nebezpečná pre ľudstvo. Na získanie termonukleárnej energie namiesto neutrónového toku sa používa vysoká teplota, takže tieto riziká zmiznú.

4. Palivo pre termonukleárne reakcie je na rozdiel od produktov rozpadu jadrového paliva neškodné.

Nie je to tak dávno, že americkí vedci dokázali vytvoriť pracovný model termonukleárnej reakcie, v ktorej je energetická produkcia stokrát vyššia ako náklady na energiu. To je dobrý nárok na ďalšie úspešné "skrotenie" termonukleárnej energie.