Ядерный синтез
Ядерный синтез — это реакция, в которой два или несколько лёгких атомных ядер объединяются в более тяжёлое ядро. Если суммарная масса продуктов меньше исходной, разность масс превращается в энергию.
Энергия выделяется потому, что у образовавшегося ядра может быть больше удельная энергия связи, чем у исходных ядер. При этом часть массы превращается в энергию согласно формуле Эйнштейна. Для сближения положительно заряженных ядер требуется преодолеть электрическое отталкивание, поэтому реакции синтеза происходят при очень высокой температуре и плотности вещества.
Энергия реакции
Энергетический выход реакции определяют по дефекту массы — разности между суммой масс исходных частиц и суммой масс продуктов. Если дефект массы положителен, энергия выделяется.
Например, при соединении ядер дейтерия и трития образуются ядро гелия и нейтрон: \(^2_1\mathrm{H}+^3_1\mathrm{H}\rightarrow{}^4_2\mathrm{He}+^1_0\mathrm{n}\). В этой реакции выделяется около \(17{,}6\) МэВ энергии. Такой процесс называют термоядерной реакцией, если он поддерживается высокой температурой.
Если масса исходных ядер больше массы продуктов на \(1{,}0\cdot10^{-3}\) кг, то выделившаяся энергия равна \(Q=\Delta mc^2=1{,}0\cdot10^{-3}\cdot(3\cdot10^8)^2\approx9\cdot10^{13}\) Дж.
Ядерный синтез — соединение лёгких ядер. Ядерное деление — распад тяжёлого ядра на более лёгкие ядра. Оба процесса могут выделять энергию, но механизм у них различен.
Почему при ядерном синтезе может выделяться энергия?
Главное
- Ядерный синтез — объединение лёгких ядер в более тяжёлое.
- Энергия выделяется при положительном дефекте массы: \(Q=\Delta mc^2\).
- Для синтеза обычно нужны очень высокая температура и плотность вещества.