Cтраница 4
ЯДЕРНАЯ ЭНЕРГИЯ ( атомная энергия), выделяется при превращениях атомных ядер. Изменение массы покоя ядер при их превращениях может достигать по порядку величины 0 1 %, тогда как перестройка внеш. Особенно энергетически выгоден синтез легких ядер и деление тяжелых. Так, при синтезе гелия из ядер дейтерия и трития выделяется энергия 17 6 МэВ ( 3 5 МэВ на нуклон), при делении урана - ок. [46]
Энергия, освобождающаяся при образовании ядер из протонов и нейтронов в расчете на 1 моль, примерно в 10 раз больше, чем энергия, к-рая выделяется при хим. р-циях. Однако точно так же, как при проведении хим. р-ций обычно не удается освободить всю энергию, отвечающую энергии хим. связей атомов в образующихся соединениях, так и при проведении ядерных превращений выделяется анергия, значительно меньшая, чем Я. Исключение составляют только процессы синтеза легких ядер ( 4Не и др.), имеющие место, напр. Солнца обусловлена вьщелением энергии связи нуклонов в ядрах 4Не, к-рые образуются в недрах Солнца из протонов и нейтронов в результате цикла последоват. [47]
Такому сближению ядер препятствует кулоновское отталкивание между ними. Для того чтобы преодолеть это отталкивание, ядра должны двигаться с огромными скоростями, соответствующими температурам порядка нескольких сот миллионов кельвин. По этой причине процесс синтеза легких ядер называется термоядерной реакцией. Термоядерные реакции протекают в недрах Солнца и звезд. В земных условиях пока были осуществлены неуправляемые термоядерные реакции при взрывах водородных бомб. Ученые ряда стран настойчиво работают над изысканием способов осуществления управляемого термоядерного синтеза. Советские физики занимают в этой области одно из ведущих мест. [48]
У ряда легких яде средняя энергия связи оказывается существенно меньше ( прибл. Мэв у дейтерия), а у тяжелых ядер она уменьшается с ростом числа нуклонов в ядре и достигает примерно 7 5 Мэв для урана. Вследствие этого энергетически выгодны реакции синтеза легких ядер и деления тяжелых ядер. Так, в реакции синтеза ядер гелия из дейтерия и трития: 1Н2 1Н3 - - 2Не4 п выделяется энергия 17 6 Мае, или 3 5 Мае на нуклон. Деление ядер урана сопровождается выделением энергии ок. Мае, или примерно 1 Мэв на нуклон. [49]
В ней ЗОЛОТа ничтожно мало, такой процесс экономически невыгоден. В настоящее время используют ядерную энергию, освобождающуюся при делении тяжелых ядер. Ведутся работы по использованию для этих целей реакций синтеза легких ядер. [50]
Рассматривая напряженные состояния, являющиеся следствием сил взаимодействия между телами, получим потенциальные виды энергии. Энергию связи нуклонов в ядре, освобождающуюся при делении тяжелых и синтезе легких ядер, называют ядерной. Энергию, освобождающуюся при химических реакциях в результате перестройки электронных оболочек молекул, называют химической. Электромагнитное взаимодействие обусловливает потенциальную энергию тел в электрическом и магнитном полях - электростатическую и магнитостатическую энергии. Аналогично этому мы обязаны слабым взаимодействиям сопоставить нейтриностатическую энергию, а ультраслабым - гравистатическую энергию. Если сжать стальную пружину или при постоянной температуре газ, то таким путем накопится энергия, которую можно назвать упругостной энергией; она обусловлена электромагнитным, гравитационным взаимодействиями и тепло - В4 - лм движением. [51]
Ядерный взрыв - взрыв, вызванный выделением внутриядерной энергии. Энергия Я.в. может достигать десятков Мт тротилово-го эквивалента. К ядерным реакциям, сопровождающимся таким выделением энергии, относится деление тяжелых ядер, лежащее в основе Я.в., или синтез легких ядер, приводящих к термоядерному взрыву. Применительно к горн, делу известно применение подземных, или камуфлетных, Я.в. ( для интенсификации разработки истощенных нефт. Технология проведения этих Я.в. исключает попадание радиоактивных продуктов в подземные воды, на поверхность и в атмосферу. [52]
Такой ход кривой удельной энергии связи дает ключ к пониманию механизма выделения ядерной энергии. Из него, в частности, можно понять, почему существуют только два различных метода выделения ядерной энергии - деление тяжелых ядер и синтез легких ядер из еще более легких. Из общих соображений ясно, что энергия будет выделяться при таких ядерных реакциях, при которых удельная энергия связи продуктов реакции будет превышать удельную энергию связи исходных ядер. Это общее условие может быть выполнено двумя способами: или делением тяжелых ядер на части, лежащие в середине таблицы Менделеева, или синтезом легких ядер, лежащих в начале таблицы, из еще более легких. Подробнее эти вопросы будут рассмотрены в гл. [53]