Термоядролық реакциялар

Ереже: Термоядролық синтез — жоғары температура жағдайында жеңіл ядролар қатысатын бірігу реакциясы. Оны химиялық байланыс түзілуімен, ионданумен және ауыр ядролардың бөлінуімен ажырату керек.

Қолдану: Дұрыс сипаттамада екі негізгі белгі бар: әрекеттесетін нысандар — жеңіл ядролар және процесс — олардың бірігуі. Жоғары температура олардың жақындасуына қолайлы кинетикалық жағдай жасайды.

Қате нұсқалар: A) Бұл ядролық бөліну процесі; синтезде жеңіл ядролар бірігеді, ауыр ядро жарықшақтарға бөлінбейді.

B) Иондану электрон санын өзгертеді, бірақ ядроларды біріктірмейді; термоядролық реакциядан бөлек процесс.

D) Жылулық сәулелену ядро құрамын міндетті түрде өзгертпейді; ол өздігінен ядролық синтез емес.

E) Молекулалық байланыс электрондық қабыққа қатысты химиялық процесс; ядролардың өздері бұл жағдайда қосылмайды. Ишара: Өзгеріс электрондық қабықта ма, әлде ядролар құрамында ма екенін анықта.

Ереже: Ядролық синтез теңдеуінде нуклондардың жалпы саны мен электр заряды сақталады. Белгісіз өнімнің A және Z сандары кіріс пен белгілі шығыс арасындағы айырмадан анықталады.

Қолдану: Кірісте A = 2+3 = 5 және Z = 1+1 = 2. Гелий ядросы A = 4, Z = 2 алып кетеді; қалған бөлшекте A = 1, Z = 0. Бұл нейтронның белгілері.

Қате нұсқалар: A) Электрон A = 0 болғандықтан жетіспейтін бір нуклонды бере алмайды және заряд теңдігі де бұзылады.

B) Позитронның массалық саны нөл; ол бір нуклон айырмасын толтырмайды әрі зарядты артық етеді.

D) Фотонның A = 0 және Z = 0; заряд сақталғанымен, 5−4 = 1 нуклон жетіспей қалады.

E) Протон қосылса, оң жақ заряд саны 2+1 = 3 болып кетеді; кірістегі жалпы Z = 2 ғана. Ишара: Екі сақталу шартын қатар қолдан; тек зарядтың теңдігі жеткіліксіз.

Ереже: Электрон сандары теңестірілгенде реакцияның Q мәнін нейтрал атом массаларының айырмасынан есептеуге болады. Оң айырма тыныштық энергияның босап шығуына сәйкес келеді.

Қолдану: ΔM = 4,028204−4,024694 = 0,003510u. Q = 0,003510·931,5 = 3,269565 МэВ ≈ +3,27 МэВ. Бұл арнадағы өнімдерге берілетін қосымша энергияны көрсетеді.

Қате нұсқалар: A) Берілген айырма 0,003510u; басқа реакцияның энергиясын қолдану осы есептің массалық деректерін алмастырады.

C) Бастапқы масса соңғысынан үлкен, сондықтан Q = (Mалд−Mсоң)c² оң; таңбаны кері қоюға болмайды.

D) Электрон санының теңдігі атомдық массаларды үйлесімді қолдануға мүмкіндік береді, бірақ массалар айырмасын нөл етпейді.

E) 0,003510 — u бірлігіндегі масса айырмасы; оны 931,5 МэВ/u-ға көбейту керек. Ишара: Алдымен кіші массалық айырманы мұқият есепте, содан кейін энергияға айналдыр.

Ереже: Реакция энергиясын бір нуклонға шаққанда барлық бастапқы нуклондардың санына бөлеміз. Дейтерийде екі, тритийде үш нуклон бар, олардың жалпы саны сақталады.

Қолдану: Жалпы нуклон саны 2+3 = 5. Сондықтан εшығым = 17,6/5 = 3,52 МэВ/нуклон. Бұл өнім ядросының меншікті байланыс энергиясы емес, берілген реакцияның нуклонға шаққандағы шығымы.

Қате нұсқалар: B) Гелийдегі төрт нуклонға ғана бөлу сыртқа шыққан нейтронды ұмытады; кірістегі жалпы нуклон саны бес.

C) 17,6 МэВ — бір толық реакцияның энергиясы; бір нуклонға келетін мән үшін беске бөлу қажет.

D) Екі бастапқы ядроға бөлу бір ядроға орташа энергия береді; сұрақ барлық бес нуклонға шаққандағы мәнді сұрайды.

E) Нуклон санына көбейту бір нуклонға шаққандағы энергияны бермейді; бұл жерде қалыпқа келтіру керек. Ишара: Екі бастапқы ядроның A сандарын қосып, реакция энергиясын сол санға бөл.

Ереже: Оң ядролар кулондық тебіліс салдарынан оңай жақындай алмайды. Жоғары температура олардың жылулық энергиясын өсіреді, ал кванттық туннельдеу де ядролық қашықтыққа жету ықтималдығына қатысады.

Қолдану: Қызған плазмада жылдам ядролар саны артады, сондықтан жақын соқтығысу және синтез ықтималдығы жоғарылайды. Бұл заряд жоғалады не әр соқтығыс міндетті реакция болады дегенді білдірмейді.

Қате нұсқалар: A) Ядролық күштің қысқа әсер аймағы қыздырудан макроскопиялық қашықтыққа созылмайды; ядролардың жақындасуы керек.

B) Синтез ықтималдығы өссе де барлық соқтығысулар реакцияға әкелмейді; энергия, кванттық өтімділік және басқа шарттар маңызды.

C) Қыздыру протондардың зарядын жоймайды; кулондық тебіліс сақталады.

E) Жылулық плазмада иондардың да кинетикалық энергиясы температурамен байланысты; ядролар қозғалысын елемеу дұрыс емес. Ишара: Температураның бөлшек қозғалысына әсерін оның электр зарядына әсерімен шатастырма.