Глава 4. § 67. Термоядерная реакция — с. 318
§ 67. Вопрос 1. Какую реакцию называют термоядерной?
Приведите пример реакции.
Термоядерной называют реакцию слияния (синтеза) лёгких ядер, например ядер водорода и гелия, которая идёт при температурах от десятков до сотен миллионов градусов.
Пример: слияние изотопов водорода дейтерия и трития с образованием гелия и нейтрона:
²₁H + ³₁H → ⁴₂He + ¹₀n.
Пример: слияние изотопов водорода дейтерия и трития с образованием гелия и нейтрона:
²₁H + ³₁H → ⁴₂He + ¹₀n.
§ 67. Вопрос 2. Почему протекание термоядерных реакций возможно только при очень высоких температурах?
Ядра заряжены положительно и отталкиваются друг от друга электрическими силами. Чтобы ядра сблизились настолько, что вступят в действие ядерные силы притяжения (они на малых расстояниях намного больше электрических сил отталкивания), им нужно сообщить большую кинетическую энергию. Кинетическая энергия частиц вещества растёт с температурой, поэтому нужна температура в десятки и сотни миллионов градусов.
§ 67. Вопрос 3. Какая реакция энергетически более выгодна (в расчёте на один нуклон): синтез лёгких ядер или деление тяжёлых?
Более выгоден синтез лёгких ядер: при слиянии лёгких ядер выделяется больше энергии в расчёте на один нуклон, чем при делении тяжёлых ядер (например, урана).
§ 67. Вопрос 4. В чём заключается одна из основных трудностей при осуществлении управляемых термоядерных реакций?
Нужно удержать внутри установки высокотемпературную плазму (почти полностью ионизированный газ), в которой идёт синтез ядер. Плазма не должна касаться стенок установки, иначе стенки обратятся в пар. Для удержания плазмы вдали от стенок применяют очень сильные магнитные поля сложной конфигурации.
§ 67. Вопрос 5. Какова роль термоядерных реакций в существовании жизни на Земле?
Термоядерные реакции, идущие в недрах Солнца, служат источником его энергии. Выделяющаяся энергия излучается в пространство в виде света и тепла и даёт жизнь обитателям Земли.
§ 67. Вопрос 6. Что является источником энергии Солнца по современным представлениям?
По современным представлениям, источник энергии Солнца — термоядерные реакции превращения водорода в гелий (водородный цикл), протекающие в его недрах. Гипотезы о горении и о гравитационном сжатии не подтвердились: они дают срок жизни Солнца в тысячи и миллионы лет, а не миллиарды.
§ 67. Вопрос 7. На какой период должно хватить запаса водорода на Солнце по подсчётам учёных?
По подсчётам учёных, несмотря на потери массы (на несколько миллионов тонн в секунду), запасов водорода на Солнце должно хватить ещё на 5—6 млрд лет.