Номер 5, страница 142, часть 2 - гдз по физике 11 класс учебник Туякбаев, Насохова

5. Какие способы осуществления термоядерных реакций вы знаете?

5. Какие способы осуществления термоядерных реакций вы знаете?

Термоядерная реакция — это процесс слияния легких атомных ядер в более тяжелые при сверхвысоких температурах и давлениях, сопровождающийся выделением огромного количества энергии. Для её осуществления необходимо преодолеть кулоновский барьер отталкивания между положительно заряженными ядрами. Известны следующие способы и условия, при которых протекают такие реакции:

1. Естественные (астрофизические) способы:

• Звездный нуклеосинтез: реакции происходят в ядрах звезд. Гравитация сжимает вещество звезды, создавая в её центре колоссальные давление и температуру (десятки миллионов градусов), достаточные для запуска термоядерного синтеза. Основной процесс в звездах типа Солнца — протон-протонный цикл, где водород превращается в гелий: $4 {}_1^1\text{H} \to {}_2^4\text{He} + 2e^+ + 2\nu_e + E$.
• Взрывной нуклеосинтез: происходит во время взрывов сверхновых звезд. Кратковременно возникают еще более экстремальные условия, чем в звездных ядрах, что позволяет синтезировать элементы тяжелее железа.

2. Искусственные (техногенные) способы:

• Неуправляемый термоядерный синтез: реализован в водородной (термоядерной) бомбе. Для инициации реакции синтеза используется взрыв атомной (ядерной) бомбы, который на короткое время создает необходимые температуру и давление.
• Управляемый термоядерный синтез (УТС): попытки человечества воспроизвести реакцию в контролируемых условиях для получения электроэнергии. Существуют два основных подхода к удержанию плазмы, нагретой до сотен миллионов градусов:
• Магнитное удержание: плазма (ионизированный газ) изотопов водорода (дейтерия и трития) удерживается в вакуумной камере с помощью сильных магнитных полей, не давая ей соприкасаться со стенками. Наиболее известные установки такого типа — токамаки и стеллараторы. Пример реакции: $ {}_1^2\text{D} + {}_1^3\text{T} \to {}_2^4\text{He} + {}_0^1\text{n} + 17.6 \text{ МэВ}$.
• Инерциальное (лазерное) удержание: маленькая мишень-капсула с термоядерным топливом (смесью дейтерия и трития) со всех сторон облучается мощными лазерными или ионными пучками. Внешний слой мишени испаряется, создавая реактивную силу, которая сжимает и нагревает топливо до условий, необходимых для запуска реакции синтеза. Реакция длится ничтожно малую долю секунды, пока вещество не разлетелось за счет инерции.

Ответ: Существуют естественные способы осуществления термоядерных реакций (в недрах звезд и при взрывах сверхновых) и искусственные, создаваемые человеком. Искусственные, в свою очередь, делятся на неуправляемый синтез (водородная бомба) и управляемый термоядерный синтез, который пытаются реализовать в установках с магнитным (токамак, стелларатор) или инерциальным (лазерным) удержанием плазмы.