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

Один из аргументов в подтверждение r-процесса в звездах - наличие сдвоенных максимумов, коррелирующих с магическими числами нейтронов N = 50, 82 и 126. Максимумы при A = 90, 138 и 208 характеризуют ядра, образующиеся в s - процессе. Максимумы, расположенные при меньших значениях A = 80, 130 и 195 характеризуют ядра, образующиеся в r - процессе. r - Процесс прекращается, если уменьшаются требуемые концентрации нейтронов или если в последовательной цепочке ядер образуется ядро, распадающееся в результате и- распада или деления. Считается, что высокие концентрации нейтронов, необходимые для г- процесса, образуются при вспышках сверхновых звезд.

Рис. 8. Треки, вдоль которых идет захват нейтронов в s - и r - процессах. r - Процесс рассчитан для следующих начальных условий: T = 1.8-109 К "и pn = 1028 нейтронов/см3. Точками отмечена полоса стабильности. Центральная часть звезды содержит большое количество нейтронов и а-частиц, образующихся при фоторасщеплении железа 56Fe —'13а + 4п на заключительной стадии эволюции. В центре звезды создаются условия для взрывного синтеза элементов. В связи с тем, что плотность вещества сравнима с плотностью ядерной материи, существенную роль будут играть многочастичные ядерные реакции слияния нескольких a -частиц и нуклонов типа:

При этом легко преодолевается область нестабильных ядер с A = 5 и 8. В результате этих многочастичных реакций в условиях высокой плотности возникают ядра в районе железного пика, на которых и будет происходить r- процесс.


В условиях небольшой звезды, типа нашего Солнца, главную роль играют два цикла: водородный и углеродно-азотный. Водородный цикл состоит из четырёх реакций (Табл. 2).

Табл.2. Водородный цикл ядерных реакций на Солнце

Сначала два протона, соединяясь, образуют ядро дейтерия или, как его ещё называют, дейтон d. При этом образуется также позитрон e+ и нейтрино v. Нейтрино улетает прочь, унося с собой 0,257 МэВ энергии, а позитрон аннигилирует с ближайшим электроном, превращаясь в два гамма-кванта. При этом выделяется ещё 1 МэВ энергии. Гамма- квант поглощается окружающим веществом, так что эта энергия остаётся на Солнце. Образовавшийся в первой реакции дейтон d, соединяясь с протоном, образует ядро гелия 3He. При этом выделяется ещё 5,5 МэВ энергии. Наконец, два ядра 3He, образовавшихся на предыдущем этапе, соединяются в ядро 4He, при этом снова рождаются два протона и выделяется 12,85 МэВ энергии. Замкнутый цикл получается, если каждая из первых трёх реакций происходит дважды. Всего в таком замкнутом цикле выделяется 26,7 МэВ энергии, из них примерно 0,5 МэВ уходит с нейтрино.


На главную