Fuzja jądrowa to połączenie dwóch lżejszych jąder w celu utworzenia większego jądra z pewnym uwolnieniem energii. Porozmawiajmy o początku syntezy jądrowej.
Fuzja jądrowa rozpoczyna się, gdy dwa lżejsze jądra oddalone od siebie o pewną odległość zbliżają się do siebie z dużą prędkością, aby przezwyciężyć odpychanie elektrostatyczne między nimi. W bardzo małej odległości dwa jądra doświadczają silnej siły jądrowej, która powoduje, że łączą się w jedno ciężkie jądro.
Lżejsze jądro składa się z protonów; w ten sposób między nimi będzie tylko odpychanie, więc połączenie ich jest trudniejsze. Oba jądra doświadczają silnego oddziaływania jądrowego w niewielkiej odległości, które łączy dwa lżejsze jądra w jedno. W tym poście dowiemy się więcej faktów na temat syntezy jądrowej.
Kiedy rozpoczyna się synteza jądrowa w życiu gwiazdy?
Gwiazdy zbudowane są z wodoru i helu, które są najlżejszymi pierwiastkami. Przyjrzyjmy się teraz początkom syntezy jądrowej w gwiazdach.
Fuzja jądrowa w gwiazdach rozpoczyna się, gdy jest wystarczająco gorąco, aby pokonać barierę kulombowską między pierwiastkami. Atomy wodoru w gwieździe zderzają się ze sobą, wytwarzając dużą ilość ciepła. Proces ten trwa do momentu osiągnięcia temperatury 15000000°C.
W bardzo wysokich temperaturach wodór ulegał stopieniu, tworząc deuter. Cząsteczki deuteru dalej przechodzą syntezę jądrową, tworząc hel. Hel, powstały w wyniku reakcji jądrowej, jest głównym źródłem energii gwiazdy.
Gdzie zaczyna się fuzja w cyklu życia gwiazdy?
Życie gwiazdy zaczyna się jako zwykły gazowy wodór wewnątrz mgławicy przyciągany przez swoją grawitację. Przyjrzyjmy się, gdzie reakcja fuzji występuje w gwieździe.
Fuzja jądrowa rozpoczyna się w jądrze protogwiazdy, początkowym stadium gwiazdy. Gazowy wodór w mgławicy wiruje bardzo szybko i jest podgrzewany, aby stać się protogwiazdą. Kiedy protogwiazda osiąga temperaturę miliona stopni, w jej jądrze lub w środku rozpoczyna się synteza gazowego wodoru w celu utworzenia ogromnego jądra.
Warunki syntezy jądrowej
Fuzja jądrowa jest osiągana przez ograniczenie dwóch lżejszych pierwiastków. Niektóre warunki muszą być całkowicie wypełnione, aby ograniczyć element. Daj nam znać warunek wymagany do fuzji.
- Wysoka temperatura – bardzo wysoka temperatura pozwala lżejszym jądrom pokonać odpychanie elektryczne wywierane między protonami.
- Wysokie ciśnienie – wysokie ciśnienie ściska dwa jądra razem. Muszą mieścić się w zakresie 10-15 m, aby je stopić. Intensywne pole magnetyczne jest zwykle wykorzystywane do wytwarzania wysokiego ciśnienia w laboratorium.
- Wystarczająca gęstość – W wysokich temperaturach jądro, które ma ulec fuzji, istnieje w stanie plazmy. Gęstość musi być wysoka w stanie plazmy, aby zapewnić zderzenie dwóch jąder.
- Czas uwięzienia – podstawowym kryterium zajścia syntezy jądrowej jest czas uwięzienia. Długość czasu utrzymuje plazmę w określonej objętości w zależności od temperatury i gęstości, aby zapewnić fuzję jądrową.
Na jakim etapie rozpoczyna się synteza jądrowa?
Fuzja jądrowa nie zachodzi naturalnie, a materia nie jest konserwowana, ponieważ część masy połączonych jąder jest uwalniana jako energia. Skoncentrujmy się na początkowym etapie syntezy jądrowej.
Fuzja jądrowa rozpoczyna się, gdy proton dwóch zwróconych ku sobie jąder atomowych jest podgrzewany do wysokiej temperatury i porusza się z dużą prędkością, zderzając się, tworząc cięższe jądro. Nowo utworzone jądro ponownie ma tendencję do przemieszczania się w kierunku trzeciego protonu, aby połączyć się z uwolnieniem energii.
Temperatura wymagana do syntezy jądrowej
Temperatura jest energia kinetyczna wymagana do fuzji jąder jest związana z temperaturą. Daj nam znać, jaka temperatura jest wymagana do fuzji.
Temperatura wymagana do syntezy jądrowej wynosi co najmniej 100 milionów stopni Celsjusza. Minimalna temperatura 107 K jest niezbędna do rozpoczęcia syntezy jądrowej. Energia kinetyczna jąder rośnie wraz z temperaturą; w ten sposób pokonują odpychanie i powodują fuzję.
Jak rozpoczyna się synteza jądrowa?
Wodór i hel to dwa pierwiastki preferowane do syntezy jądrowej. Skoncentrujmy się na fakcie, że sprzyja to fuzji jądrowej.
Fuzja jądrowa rozpoczyna się od podgrzania gazowego wodoru. Wraz ze wzrostem temperatury gazowy wodór zamienia się w plazmę. Proton uzyskuje maksymalną energię kinetyczną w stanie plazmy i jest gotowy do rozbicia kolejnego protonu; zatem przyciągająca siła jądrowa między nimi przeważy odpychanie elektryczne.
Kiedy kończy się fuzja jądrowa?
Fuzja jądrowa jest reakcją egzotermiczną, która uwalnia ogromne ilości energii w postaci ciepła. Teraz skupmy się na tym, jak można opóźnić syntezę jądrową.
Fuzja jądrowa jest praktycznie nieograniczonym źródłem energii; będzie trwać, dopóki nie będzie dostępnego protonu, który mógłby spowodować dalszą reakcję. Jeśli temperatura spadnie, naturalnie plazma się skończy, powodując koniec syntezy jądrowej, ponieważ synteza jądrowa jest możliwa tylko w plazmowym stanie materii.
Wnioski
Zakończmy ten post stwierdzeniem, że dzięki fuzji jądrowej istnieje słońce. Fuzja jądrowa zachodzi w słońcu co sekundę, powodując ich świecenie. Dlatego uważamy syntezę jądrową za główne źródło energii odnawialnej. Trudno jest osiągnąć syntezę jądrową w laboratorium, ponieważ generowanie wysokich temperatur jest wysoce niemożliwe.
Przeczytaj także:
- Przykłady paliw jądrowych
- Czy fuzja jądrowa jest możliwa
- Proces syntezy jądrowej
- Czy synteza jądrowa jest odnawialna?
- Przykłady reakcji jądrowych
- Odpady po syntezie jądrowej
- Fuzja jądrowa w gwiazdach
- Przykłady syntezy jądrowej
- Przykłady rozszczepienia jądrowego
- Fuzja jądrowa na Słońcu
Nazywam się Keerthi K Murthy, ukończyłem studia podyplomowe z fizyki ze specjalizacją w dziedzinie fizyki ciała stałego. Zawsze uważałem fizykę za przedmiot podstawowy, który jest powiązany z naszym codziennym życiem. Jako student przedmiotów ścisłych lubię odkrywać nowe rzeczy w fizyce. Jako pisarz moim celem jest dotarcie do czytelników w uproszczony sposób poprzez moje artykuły.