Branduolių sąlaja
Branduolių sintezė - tai procesas, kai iš dviejų lengvesnių branduolių susidaro vienas sunkusis branduolys (atomo dalis). Šis procesas vadinamas branduoline reakcija. Jo metu išsiskiria didelis energijos kiekis.
Branduolys, susidaręs branduolių sintezės metu, yra sunkesnis už bet kurį iš pradinių branduolių. Tačiau jis nėra toks sunkus kaip pradinių branduolių (atomų) pradinių masių derinys. Ši prarasta masė virsta didele energija. Tai parodo garsioji Einšteino lygtis E=mc2.
Branduolių sintezė vyksta žvaigždžių, pavyzdžiui, Saulės, viduryje. Vandenilio atomai susijungia ir susidaro helis. Taip išsiskiria daug energijos. Ši energija sukuria žvaigždės šilumą ir šviesą. Ne visi elementai gali susijungti. Sunkesni elementai jungiasi sunkiau nei lengvesni. Geležis (metalas) negali susijungti su kitais atomais. Dėl to žvaigždės žūsta. Žvaigždės sujungia visus savo atomus, kad susidarytų sunkesni įvairių rūšių atomai, kol pradeda gaminti geležį. Geležies branduolys negali susijungti su kitais branduoliais. Reakcijos sustoja. Žvaigždė galiausiai atvėsta ir miršta.
Žemėje labai sunku pradėti branduolių sintezės reakcijas, kurių metu išsiskiria daugiau energijos, nei reikia reakcijai pradėti. Taip yra todėl, kad branduolių sintezės reakcijos vyksta tik esant aukštai temperatūrai ir slėgiui, pavyzdžiui, Saulėje, nes abu branduoliai turi teigiamą krūvį, o teigiamas atstumia teigiamą. Vienintelis būdas sustabdyti atstūmimą - priversti branduolius smogti vienas į kitą labai dideliu greičiu. Tai vyksta tik esant dideliam slėgiui ir temperatūrai. Kol kas vienintelis sėkmingas būdas - branduoliniai ginklai. Vandenilinėje bomboje branduolių sintezės reakcijoms pradėti naudojama atominė (skilimo) bomba. Mokslininkai ir inžinieriai jau dešimtmečius bando rasti saugų ir veikiantį būdą kontroliuoti ir suvaldyti branduolių sintezės reakcijas, kad būtų galima gaminti elektros energiją. Jie vis dar turi įveikti daug iššūkių, kol branduolių sintezės energiją bus galima naudoti kaip švarų energijos šaltinį.
Periodinės lentelės versija, kurioje nurodyta elementų kilmė, įskaitant žvaigždžių nukleosintezę. Elementai, kurių skaičius viršija 94, yra žmogaus sukurti ir neįtraukti.
Branduolių sintezės energijai išlaisvinti naudojama vandenilio, deuterio ir tričio (D-T) sintezės reakcija.
Saulė gamina energiją branduoliniam vandenilio branduolių susijungimui į helį. Kiekvieną sekundę Saulės branduolyje susilieja 620 milijonų tonų vandenilio.
Klausimai ir atsakymai
K: Kas yra branduolinė sintezė?
A: Branduolių sintezė - tai procesas, kai iš dviejų lengvesnių branduolių sukuriamas vienas sunkusis branduolys (atomo dalis). Šis procesas vadinamas branduoline reakcija ir jo metu išsiskiria didelis energijos kiekis.
K: Kaip šis procesas vyksta?
A: Branduolys, susidaręs branduolių sintezės metu, yra sunkesnis už bet kurį iš pradinių branduolių, bet ne toks sunkus, kaip jų pradinių masių derinys. Ši prarasta masė virsta dideliu energijos kiekiu, kurį galima matyti iš garsiosios Einšteino lygties E=mc2.
Klausimas: Kur vyksta šis procesas?
A: Branduolių sintezė vyksta žvaigždžių, tokių kaip mūsų Saulė, viduryje, kur vandenilio atomai susijungia į helio atomų junginį ir išskiria daug energijos, kuri suteikia jai šilumą ir šviesą.
K: Ar visi elementai gali susijungti sintezės būdu?
Atsakymas: Ne, sunkesni elementai jungiasi sunkiau nei lengvesni, o geležis (metalas) apskritai negali susijungti su kitais atomais. Dėl to žvaigždės žūsta, kai sujungia visus savo atomus į sunkesnius atomus, kol pradeda gaminti geležį, kurios nebeįmanoma sujungti.
Klausimas: Ar lengva pradėti branduolių sintezės reakcijas Žemėje?
Atsakymas: Ne, tai labai sunku, nes šios reakcijos vyksta tik esant aukštai temperatūrai ir slėgiui, kaip Saulėje, nes abu branduoliai turi teigiamus krūvius, kurie vienas kitą atstumia, todėl, kad sėkmingai susijungtų, jie turi vienas į kitą atsitrenkti labai dideliu greičiu.
K.: Ar kam nors pavyko kontroliuoti arba suvaldyti šias reakcijas, kad būtų galima gaminti elektrą?
Atsakymas: Kol kas ne - mokslininkai ir inžinieriai bando jau kelis dešimtmečius, tačiau vis dar susiduria su daugybe iššūkių, kol branduolių sintezės energiją bus galima naudoti kaip švarų energijos šaltinį.
K: Kas iki šiol pavyko branduolinės sintezės srityje?
A.: Kol kas vienintelis sėkmingas metodas buvo branduoliniai ginklai, kuriuose vandenilinės bombos reakcijai pradėti naudojama atominė (skilimo) bomba.
