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
 

450
АТОМНАЯ ЭНЕРГИЯ
Рис. 9.
времени, так что ценной процесс сможет развиться за время порядка миллионных долей секунды, то в результате произойдет взрыв ядерного горючего.
Доклад Научно-технического комитета эксперт тов (1946) при Атомной комиссии Организации объединенных наций констатирует существование следующих трех ядерных горючих: урана 235, плутония 239 (к-рые были уже упомянуты,» выше) и урана 233, получаемого из тория при де фтвии на него нейтронов.
Все рассмотренные выше способы получения атомной энергии основаны на применении деления нейтронами атомных ядерчнек-рых элементов, расположенных в конце таблицы Менделеева. Выше уже отмечалось, что образование легких сложных ядер из более простых также может явиться источником А. э. Невидимому, именно такие процессы происходят в недрах Солнца и звезд и являются источником тех колоссальных потоков световой энергии, которые исиускаются ими на протяжении миллиардов лет. При количественных расчетах таких процессов весьма существенным является следующее обстоятельство. В газе при заданной температуре атомы (или молекулы) обладают самыми различными кине-тич. энергиями. Наибольшее число их имеет некоторую среднюю энергию, но встречаются и большие и меньшие величины энергий. Распределение
энергии между атомами дается законом Максвелла (см. Максвелла закон распределения скорост й). На рис. 9, где по оси абсцисс отложена в произвольных единицах кинетическая энергия атома, по оси ординат-относительная доля таких атомов, кривая А соответствует распределению Максвелла. Повышение температуры газа приводит к тому, что максимум кривой перемещается к большим энергиям, причем так, что средняя энергия теплового движения растет пропорционально температуре. Поэтому, если в центре Солнца вещество находится при температуре 20 млн. градусов, то, кроме атомов со средней энергией около У, кап, имеются атомы с большими энергиями. Они будут иметь особенно большое значение для ядерных превращений. При малых энергиях вероятность ядерных превращений плавно возрастает с увеличением энергии бомбардирующих частиц. Эта зависимость также изображена па рис. 9 в виде кривой В. Перемножение кривых А и В (см. кривую ЛП рис. У) дает относительное число ядерных превращений, вызываемых частицами разных энергий. Из кривой АВ видно, что в термической ядерной реакции основную роль играют ядра с энергией в 2-3 рана больше средней. Термические ядерные реакции могут протекать с большим выделением энергии лишь при очень высоких температурах, когда кривые А и В в значительной степени перекрываются друг другом. Для пояснения рассмотрим приводившуюся ранее реакцию расщепления лития протонами:
Li Hl = lle4 IIo4 f
В отдельном акте этой реакции выделяется энергия &Е=П Мак = 3-10-4 эрга. Если бы в результате такой реакции 1 г смеси, содержащей 7 частей лития и 1 часть водорода, полностью превратился в гелий, то, выделилась, бы атомная энергия в количестве
2,2-1018 эргов. Однако при наивысших температурах, доступных в лабораторных условиях, эта термическая ядерная реакция протекала бы настолько медленно, что для ее полного завершения потребовались бы миллиарды миллиардов лет. Выделение А. э. составляло бы несколько эргов в столетие на 1 г такой смеси. При температуре в 1 млн. градусов 1 кг такой смеси давал бы энергию, достаточную для работы мотора автомашины. При температуре и 20 млн. градусов водород и литий превращались бы полностью в гелий в течение нескольких секунд. Аналогичным образом можно показать, что и другие термические реакции на самых легких ядрах протекали бы очень быстро. Поэтому они не могут происходить в центре Солнца, иначе они взорвали бы его.
С другой стороны, можно показать, что при температуре в 20 млн. градусов не могут происходить с заметной быстротой термические ядерные реакции на более или менее тяжелых элементах. Напр., реакция между водородом и хлором для 50% превращения потребовала бы 1026 лет.-. Она сопровождалась бы слишком медленным выделением А. э. Тем самым устанавливается достаточно узкий интервал значений Z, при к-ром термические ядерные реакции могут давать энергию, достаточную для объяснения излучения Солнца. Причина этого заключается в следующем. Для того чтобы вызвать расщепление ядра, частица должна попасть внутрь его. Положительно заряженная частица, напр. протон, должна при этом преодолевать отталкивающее действие электрического поля ядра. Для ядер данного заряда вероятность такого проникновения в ядро будет возрастать с увеличением энергии падающей частицы. Это обстоятельство и отображено ходом кривой В (рис. 9). При малых энергиях эта кривая лежит довольно высоко и сильно перекрывается с кривой Л, что и вызывает слишком быстрое протекание термической ядерной реакции. Увеличение заряда атомного ядра при заданной энергии падающей частицы приводит к сильному возрастанию тормозящего действия электрич. поля ядра и тем самым к большому снижению вероятности проникновения бомбардирующей частицы внутрь ядер. Этим и обусловливается исключительно медленное протекание термических ядерных реакций при не очень малых Z.
Рассмотренные выше обстоятельства весьма сильно сужают круг возможных термических ядерных реакций, пригодных для объяснения излучения Солнца. Основную роль в таких реакциях, вне сомнения, должны играть протоны. Имея наименьший положительный заряд, они по сравнению со всеми другими атомными ядрами наиболее легко могут проникать в другие ядра и вызывать их расщепления. Кроме того, по астрофизическим данным, в Солнце и звездах на долю водорода приходится основное количество атомов.
Теоретическое сопоставление выделения энергии для различных термических ядерных реакций с участием протонов при температуре 20 млн. градусов, проведенное Бете, показало, что основную роль в выделении энергии Солнца долита играть не какая-то отдельная изолированная тормич. реакция, а целая последовательность их. Отличительная особенность этой последовательности заключается в том, что она является замкнутой. Это означает, что, начавшись на каком-то ядре, она после нескольких промежуточных реакций вновь приводит к исходному ядру. Таким образом, данное ядро в результате замкнутого цикла реакций полностью восстанавливается. На обычном языке химии это означает, что ядро в данном случае является катализато-

 

1 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 260 270 280 290 300 310 320 330 340 350 360 370 380 390 400 410 420 430 440 450 451 452 453 454 455 456 457 458 459 460 470 480 490 500 510 520 530 540 550 560 570 580 590 600 610 620 630 640 650 660 670 680 690 700 710


Большая Советская Энциклопедия Второе издание