Termobranduolinės reakcijos

Šioje temoje aptariamos termobranduolinės reakcijos – lengvųjų branduolių jungimasis į sunkesnius, esant labai aukštai temperatūrai. Sužinoma, kaip šios reakcijos išskiria didžiulius energijos kiekius, kaip jos vyksta žvaigždėse, ir kokios yra jų panaudojimo perspektyvos energetikoje. Taip pat aptariamos valdomos ir nevaldomos termobranduolinės reakcijos.

Energetikos perspektyvos
Europos mokslininkai aktyviai kuria aplinkai draugiškas, saugias ir atsinaujinančias energetikos technologijas, o termobranduolinė sintezė yra viena iš perspektyviausių. Tikimasi, kad ši technologija ateityje taps svarbiu didelės galios energijos šaltiniu, minimaliai veikiančiu aplinką. Termobranduoliniai reaktoriai neišskiria šiltnamio efektą sukeliančių dujų ar kitų teršalų. Pagrindinis kuras (deuteris ir litis) ir reakcijos produktas (helis) yra neradioaktyvūs. Nors reakcijos metu susidaro radioaktyvus tritis, jo saugumas užtikrinamas reaktoriaus konstrukciniais sprendimais. Kuriamuose reaktorių modeliuose naudojami stiprūs magnetiniai laukai, sulaikantys plazmą vakuuminiame inde ir izoliuojantys ją nuo aplinkos, taip palaikant aukštą reakcijai reikalingą temperatūrą.
Reakcijos visatoje
Termobranduolinės reakcijos yra pagrindinis energijos šaltinis Visatoje, lemiantis žvaigždžių raidą ir spinduliavimą. Saulės ir kitų žvaigždžių energija yra termobranduolinės kilmės. Ankstyvojoje žvaigždžių raidos stadijoje, vandenilio branduoliai jungiasi, sudarydami helį. Vėliau, jungiantis helio branduoliams, susidaro ir sunkesni elementai. Šios reakcijos išskiria energiją, kurią žvaigždės spinduliuoja milijardus metų.
Termobranduolinės reakcijos
Branduolinė energija gali būti gaunama ne tik skaidant sunkiuosius branduolius, bet ir jungiant lengvuosius, pavyzdžiui, vandenilio izotopus. Termobranduolinės reakcijos – tai lengvųjų branduolių jungimosi (sintezės) į sunkesnius branduolius reakcijos, vykstančios aukštos temperatūros sąlygomis. Šiose reakcijose išsiskiria didesnė savitoji energija (energija, tenkanti vienam nukleonui) nei branduolių dalijimosi reakcijose. Pavyzdžiui, jungiantis deuteriui ir tričiui, išsiskiria apie \(3,5 \text{ MeV/nukleonui}\), o dalijantis uranui – apie \(1 \text{ MeV/nukleonui}\). Branduolių susijungimui reikalinga įveikti elektrostatinę stūmą, o tai įmanoma tik esant labai aukštai temperatūrai (pvz., \(5 \times 10^7 \text{ K}\) deuteriui ir tričiui).
Valdomos ir nevaldomos reakcijos
Mokslininkai intensyviai tiria valdomas termobranduolines reakcijas, siekdami jas panaudoti energijos gamybai. Pagrindinė problema – sudėtinga branduolius priartinti tiek, kad jie pradėtų jungtis. Tam pasitelkiamos lazerių sistemos ir karštų dujų-plazmos reaktoriai, kuriuose plazma palaikoma magnetiniais laukais. JAV mokslininkams pavyko sukelti termobranduolinę reakciją, naudojant galingus lazerio impulsus, kurie apšaudė deuterio sankaupas, sukeldami jų įkaitimą ir sprogimą. Nevaldomos termobranduolinės reakcijos yra naudojamos vandenilinėse (termobranduolinėse) bombose.

Prisijungti

arba
Real 2
„X“ yra inovatyvi mokymosi platforma, kurios tikslas – teikti aukštos kokybės mokymo medžiagą įvairiausių klasių mokiniams. Patyrusių specialistų parengtas turinys skatina smalsumą, padeda išsamiau ir giliau suprasti mokomus dalykus bei sėkmingai pasiruošti akademiniams iššūkiams.
Atsisiųsk programėlę:
Susisiek su mumis: info@knowledgenestapp.com