Избранное
ЭБ Нефть
и Газ
Главная
Оглавление
Поиск +
Еще книги ...
Энциклопедия
Помощь
Для просмотра
необходимо:


Книга: Главная » Вавилов С.И. Большая советская энциклопедия Том 03
 
djvu / html
 

./.0
АТОМНАЯ ЭНЕРГИЯ
обладало первоначальное ядро. Эти осколки, отталкиваясь друг от друга, поскольку оба они заряжены одноименным положительным зарядом, разлетаются Е противоположных направлениях. Электрические силы отталкивания, разгоняя их до весьма больших скоростей, создают ту энергию (энергию движения-кинетическую энергию) этих осколков, к-рая, передаваясь затем другим атомам (в результате столкновения с ними осколков на своем пути), весьма быстро растрачивается, переходя в энергию беспорядочного теплового движения молекул среды, в к-рой происходит деление. Растраченная и рассеянная кинетическая энергия осколков идет, таким образом, на нагревание этой среды.
Если для элементов конца системы Менделеева характерна тенденция к распаду, связанному с освобождением энергии, то, с другой стороны, рассматривая превращения наиболее легких ядер в самом начале системы Менделеева, можно заметить противоположную тенденцию: выгодными, в смысле выделения энергии, оказываются процессы синтеза более сложных ядер из простейших.
Рассмотрим пример такого простейшего превращения, представляющий интерес в связи с тем, что нек-рые теории связывают с ним возникновение энергии солнца и звезд, именно образование ядра атома гелия-т.н. альфа-частицы,построенной из четырех элементарных частиц (двух протонов и двух нейтронов).
Если бы четыре указанные частицы сблизились до расстояний порядка размеров атомных ядер, то они попали бы в сферу действия весьма мощных сил ядерного притяжения, к-рые проявляются только D пределах таких ничтожно малых расстояний (действуя между любой парой из указанных четырех частиц). Эти силы могут при таких условиях связать их в устойчивую систему, представляющую собой ядро атома гелия. В процессе связывания четырех частиц, составляющих ядро атома гелия, ядерные силы совершают значительную работу, к-рая затрачивается прежде всего на увеличение кинетической энергии самих этих взаимодействующих частиц: по мере сближения друг с другом они разгоняются ядерными силами до значительных скоростей. Устойчивая система, к-рая характеризуется вполне определенной величиной энергии внутреннего движения составляющих ее частиц, могла бы образоваться лишь в том случае, если избыточная энергия, возникшая за счет работы ядерных сил, была бы отдана в окружающую среду.
Такая избыточная энергия может быть, например, отдана посредством излучения, подобно тому, как отдает свою энергию остывающее тело. Выделяемая при таком процессе избыточная энергия называется энергией связи ядра - в данном случае ядра атома гелия (ири этом предполагается, что в исходном состоянии четыре соединяющиеся частицы не обладают кинетической энергией). В случае данной реакции энергия эта относительно очень велика (порядка 5-Ю 5 эргя), хотя она все же примерно в 8 раз меньше энергии деления ядра урана.
Вероятность того, что при каких-то условиях встретятся и сконцентрируются в ничтожно малом объеме четыре частицы, необходимые для построения ядра атома гелия, ничтожно мала. Хотя бы уже по этой причине нельзя ожидать (с учетом условий, господствующих в настоящее время во Вселенной), чтобы рассматриваемый процесс происходил в действительности так, как он был нами описан. Он может, однако, осуществиться иным способом, а именно, если нек-рое постороннее ядро выполнит роль посредника-собирателя тех частиц, к-рые необходимы
для осуществления данного процесса. Онп могут накопиться внутри такого постороннего ядра постепенно, в результате повторного захвата им этих частиц последовательно, одна за другой, при ядерных столкновениях, к-рые могут произойти в течение, может быть, весьма длительного времени. Процесс синтеза может произойти вслед за захватом последней из четырех частиц, необходимых для его осуществления. Этот процесс происходит тогда в недрах поглотившего все четыре частицы ядра посредника (или, как говорят, катализатора), после чего образовавшаяся внутри него а-частица (ядро атома гелия) выбрасывается наружу.
Окончательный итог тот же - из четырех исходных частиц образовалось ядро атома гелия. Других же изменений но произошло, ибо ядро, накапливавшее соединившиеся частицы, возвращается в первоначальное состояние. В результате освобождается вполне определенная энергия - энергия связи ядра гелия. Она выделяется в виде кипетич. энергии выброшенной а-частицы и в виде энергии излучений, связанных с предварительными стадиями процесса.
Согласно гипотезе Бете, в условиях, господствующих внутри солнца и зпезд, может происходить процесс, подобный описанному. Синтез ядра атома гелия служит, по Бете, источником энергии солнца.
Изложенное объяснение происхождения солнечной энергии основывается на предположении, что температура внутри солнца достигает двадцати миллионов градусов. При такой температуре скорости, к-рыми по расчету должны обладать частицы, становятся в какой-то мере сравнимыми со скоростями, достигаемыми искусственным путем п современных ускорительных установках (циклотронах и т. п.).
Атомы не могут существовать в условиях теплового движения при таких скоростях, так как они должны потерять свои электронные оболочки при первых же столкновениях с другими атомами. Среда, нагретая до такой температуры, состоит из «голых» ядер и движущихся независимо от них электронов. Скорости теплового движения, к-рыми обладали бы эти ядра при указанной температуре, ужо достаточны для того, чтобы ядра более легких атомов могли в нек-рых случаях преодолевать тот «барьер» оттал-кивательных сил, к-рый при меньших скоростях препятствует сближению при столкновении их друг с другом. Таким образом, при условиях, к-рые по нек-рым астрофизическим данным господствуют внутри солнца и ярких звезд, действие факторов, препятствующих возникновению ядерных взаимодействий в естественных условиях на земле, сказывается в значительно меньшой степени. Внутри солнца мыслимы условия, при к-рых сами собой могут возникнуть процессы взаимодействия и превращения ядер, которые можно назвать термоядерными реакциями. В частности, как сказано, имеются основания для предположения, что в условиях, имеющих место внутри солнца, может происходить процесс синтеза ядер гелия, подобный описанному выше. Роль посредника, или катализатора, выполняют ядра атомов углерода и ааота (см. об этом в конце статьи). Цикл, приводящий it синтезу ядра атома гелия, отличается от описанного выше по существу только тем, что во всех четырех актах захвата, из к-рых он слагается, поглощаются протоны, т. с. ядра атомов водорода, содержащегося в веществе солнца. Однако в двух из этих четырех случаев захвата поглощение протона сопровождается превращением его (внутри поглотившего его ядра) в нейтрон, с одновременным испусканием положительного электрона, так что результатом та-

 

1 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 260 270 280 290 300 310 320 330 340 350 360 370 380 390 400 410 420 430 440 441 442 443 444 445 446 447 448 449 450 460 470 480 490 500 510 520 530 540 550 560 570 580 590 600 610 620 630 640 650 660 670 680 690 700 710


Большая Советская Энциклопедия Второе издание