Термоядерный синтез Физические основы ядерного синтеза Токамак Реакторная технология Перспективы термоядерной энергетики Атомные реакторы на быстрых нейтронах Корпус ядерного реактора

Термоядерный синтез Создание термоядерного реактора

Продукты s-процесса должны эффективно выноситься во внешнюю оболочку звезды и попадать в межзвездную среду без дальнейших ядерных реакций.

Основная проблема при описании s - процесса - источник нейтронов. Обычно в качестве источника нейтронов рассматривают две реакции - 13C(a,n)16O и Ne(a,n)Mg. Для протекания первой реакции требуются условия, при которых происходит совместное горение водорода и гелия. В качестве механизма, создающего такие условия, рассматривается соприкосновение конвективной оболочки, в которой происходит горение гелия, с богатой водородом внешней оболочкой. Образование нейтронов происходит в следующей цепочке реакций:

Реакция С + a—' О + п эффективно происходит при температуре >108K. Образование нейтронов в реакции 22Ne + a-,25Mg + n (Q = -0.48 МэВ) зависит от присутствия 14N в зоне горения гелия (последовательный захват двух и:- частиц и р

-распад образовавшегося ядра Na превращает ядро N в Ne). Для этого необходимо, чтобы в первоначальном веществе звезды, в которой происходит горение гелия, уже присутствовал изотоп 14N. Источником ядер 14N является CNO- цикл. Дополнительным источником нейтронов с плотностью 109 - 1011 н/см3 при T ~ 108 K могут быть фотоядерные (фотонейтронные) реакции:

13С + у^12С + n (Q= -4.95 МэВ), 14N + y^13N + n (Q= -10.55 МэВ). Роль фотонейтронных реакций возрастает с увеличением температуры. Подходящие условия для образования ядер в s - процессе существуют в красных гигантах. За счет s-процесса можно объяснить образование всех элементов вплоть до Z = 83. Ядра с Z = 84-89 не имеют стабильных изотопов и являются радиоактивными. Поэтому в s-процессе преодолеть эту область Z невозможно. В то же время в природе существуют ядра с Z = 90 (торий) и Z = 92 (изотопы урана 235U и 238U). Для объяснения существования этих ядер необходимо предположить их образование в результате быстрого захвата нейтронов нестабильными ядрами в результате r - процесса.

r-процесс. В настоящее время общепризнано, что многие ядра тяжелее железа, включая все ядра тяжелее 209Bi, образуются в r-процессе путем быстрого последовательного захвата большого количества нейтронов. Главное условие - скорость захвата нейтронов должна быть больше скорости Р-распада. Основной механизм захвата нейтронов - реакция (n,y). Захват нейтронов происходит до тех пор, пока скорость реакции (n,y) не станет меньше скорости распада изотопа. Образующееся ядро распадается затем в результате Р- -распада и вновь начинается последовательный захват нейтронов. Линия, вдоль которой происходит образование ядер в r - процессе, смещена от дорожки стабильности (трека s- процесса) в направлении нейтроно избыточных изотопов (Рис. 8).


На главную