53. Термоядерний синтез, наведіть приклади. Де відбувається?

У зв'язку з тим, що між атомними ядрами на малих відстанях діють ядерні сили притягання, при зближенні двох ядер можливе їх злиття, тобто синтез більш важкого ядра. Щоб ядра могли подолати електростатичне відштовхування і зблизитися, вони повинні володіти достатньою кінетичною енергією. Відповідно простіше всього здійснюється синтез легких ядер з малим електричним зарядом.

В природі реакції синтезу відбуваються в дуже гарячому речовині, наприклад у надрах зірок, де при температурі близько 14 млн. градусів (центр Сонця) енергія теплового руху деяких частинок достатня для подолання відштовхування. Ядерний синтез, що відбувається в розігрітому речовині, називають термоядерним.

Особливість термоядерних реакцій як джерела енергії - дуже велика її виділення на одиницю маси реагуючих речовин - в 10 млн. разів більше, ніж в хімічних реакціях. Вступ синтез 1 г ізотопів водню еквівалентно спалюванню 10 т бензину. В принципі вже сьогодні енергію термоядерного синтезу можна отримати на Землі. Нагріти речовину до зоряних температур можна, використовуючи енергію атомного вибуху. Так влаштована воднева бомба, де вибух ядерного запала призводить до миттєвого нагрівання суміші дейтерію з тритієм і до подальшого термоядерного вибуху. Однак це некерований процес.

Для здійснення керованого ядерного синтезу потрібно декілька умов. По-перше, потрібно нагріти термоядерну пальне до температури, коли реакції синтезу можуть відбуватися з помітною ймовірністю. По-друге, необхідно, щоб при синтезі виділялося більше енергії, ніж її витрачається на нагрівання речовини (або, ще краще, щоб народжуються швидкі частинки самі підтримували необхідну температуру). Це можливо за умови гарної ізоляції.

54. Типи ядерних перетворень

Якщо в ядрі занадто багато протонів або нейтронів, то такі ядра не стійкі і зазнають мимовільні перетворення, в результаті яких змінюється склад ядра, і, отже, ядро атома одного елемента перетворюється на ядро іншого елемента. При цьому процесі ядра, випускають радіоактивні випромінювання. Існують наступні види ядерних перетворень: альфа-розпад, бета-розпад (електронний та позитронний), електронний захват, внутрішня конверсія. Позитрон, вилетівши з ядра, зриває з оболонки атома»зайвий»електрон або взаємодіє з вільним електроном, утворю пару»позитрон-електрон», яка миттєво перетворюється на два гамма-кванта з енергією, еквівалентної масі частинки (e + + e-). Процес перетворення пари»електрон-позитрон»у два гамма-кванта отримав назву анігіляції. Т.ч. при позитронному розпаді в кінцевому підсумку за межі ядра вилітають не дві частинки, а два гамма-кванта, кожен з яких має енергією, рівної 0,511 МеВ. Звільнене місце заповнюється електроном з більш віддалених від ядра шарів оболонки атома. Надлишок енергії випускається атомом у вигляді характеристичного рентгенівського випромінювання. Залежно від того, з якою внутрішньої оболонки захоплюється електрон, іноді розрізняють К-захоплення, L-захват і т.д. Внутрішня конверсія – перехід збудженого ядра в стан з меншою енергією може відбуватися шляхом внутрішньої конверсії, або конверсії з утворенням електронно-позитронного пар. Ядро передає енергію збудження одному з електронів внутрішніх шарів, який в результаті цього видаляється за межі атома. Такі електрони отримали назву електронів внутрішньої конверсії.