Номер 2, страница 184, часть 2 - гдз по физике 9 класс учебник Белага, Воронцова

Часть 2. Глава 11. Квантовые явления. Параграф 106. Деление и синтез ядер. Вопросы и задания - номер 2, страница 184.

Условие.

2. Какая реакция называется термоядерной? Какие условия необходимы для начала термоядерной реакции?

Решение.

Какая реакция называется термоядерной?

Термоядерной реакцией, или реакцией ядерного синтеза, называют процесс слияния лёгких атомных ядер в более тяжёлые. Этот процесс происходит при чрезвычайно высоких температурах (порядка десятков и сотен миллионов кельвинов) и сопровождается выделением огромного количества энергии. Название «термоядерная» указывает на то, что для преодоления сил электростатического отталкивания (кулоновского барьера) между положительно заряженными ядрами им необходима очень большая кинетическая энергия, которая достигается именно при таких высоких температурах. Когда ядра сближаются на расстояние действия сильного взаимодействия, они сливаются, образуя новое, более тяжёлое ядро и выделяя энергию за счёт дефекта масс.
Примером может служить реакция синтеза гелия из изотопов водорода — дейтерия ($ _1^2\text{H} $) и трития ($ _1^3\text{H} $):
$ _1^2\text{H} + _1^3\text{H} \rightarrow _2^4\text{He} + _0^1\text{n} + 17,6 \text{ МэВ} $
Такие реакции являются основным источником энергии звёзд, включая Солнце.
Ответ: Термоядерная реакция — это реакция слияния лёгких атомных ядер в более тяжёлые, которая происходит при сверхвысоких температурах и сопровождается выделением большого количества энергии.

Какие условия необходимы для начала термоядерной реакции?

Для осуществления управляемой термоядерной реакции и получения положительного выхода энергии необходимо одновременное выполнение трёх ключевых условий, известных как критерий Лоусона:
1. Очень высокая температура. Вещество должно быть нагрето до состояния плазмы с температурой порядка $10^8$ К (сто миллионов кельвинов) и выше. При такой температуре кинетическая энергия атомных ядер становится достаточной для преодоления кулоновского барьера — сил взаимного отталкивания положительных зарядов.
2. Достаточная плотность плазмы. Необходимо обеспечить высокую концентрацию ($\text{n}$) ядер в реакционной зоне. Чем выше плотность, тем чаще происходят столкновения между частицами, а значит, и выше вероятность их слияния.
3. Достаточное время удержания энергии. Нагретую до нужной температуры плазму высокой плотности необходимо удерживать в ограниченном объёме в течение определённого времени ($\tau$). Это время должно быть достаточным, чтобы число реакций синтеза обеспечило выделение энергии, превышающее затраты на нагрев и удержание самой плазмы.
Эти три условия взаимосвязаны и часто объединяются в так называемый тройной критерий Лоусона $n \cdot \tau \cdot T$, значение которого должно превысить определённый порог для успешного протекания реакции.
Ответ: Для начала термоядерной реакции необходимы: сверхвысокая температура (свыше $10^8$ К), достаточная плотность реагирующих частиц (плазмы) и достаточное время удержания плазмы в нагретом состоянии.