Термоядерная реакция простыми словами⁠⁠

Привет 👋 Cегодня расскажу про то, что такое термоядерная реакция, как она происходит и почему вообще это важно знать?☢️

Что это такое?

Все в нашем мире состоит из атомов, каждый из которых содержит внутри себя ядро. Эти ядра могут распадаться, делиться, сливаться друг с другом — всё это называется ядерные реакции. Результатом таких реакций может быть образование новых элементов, испускание элементарных частиц, а также выделение энергии. Термоядерная реакция — это также один из видов ядерных реакций. В её процессе несколько ядер сливаются в одно большое ядро. На выходе получаем новый элемент, а также громадное количество энергии (вспоминаем Эйнштейна и e=mc²).

Как она происходит?

Ядро держит в форме ядерная сила, которая действует между протонами и нейтронами. Чем меньше протонов и нейтронов, тем слабее ядерная сила. Значит, нам нужны лёгкие ядра, внутри которых мало протонов и нейтронов. Ядерной силе противостоит Кулоновская, которая действует на протоны и стремится разрушить ядро. Ага, значит в идеале добавить внутрь ядра ещё немного протонов. Отлично — нестабильные ядра, склонные к синтезу между собой, готовы. Но просто так слепить их в одно большое ядро не получится. 🤔Атомы имеют одинаковый заряд, и между ними действует сила электростатического отталкивания. Эту ситуацию можно сравнить с попыткой соединить два магнита между собой. Но этот барьер мы можем преодолеть — нужно добавить невозможно высокую температуру (больше 15 млн. °C) и огромное давление. Температура придаст дополнительную энергию ядрам, и они смогут преодолеть все препятствия на своём пути и слиться воедино. Но масса нового ядра будет меньше ядер, из которых оно получилось. Как так? Всё дело в том, что потерянная масса высвободилась в виде энергии, которая нас больше всего и интересует во всём этом процессе.

Почему мне важно это знать?

Начнём с того, что именно термоядерные реакции, происходящие на Солнце, при которых атомы водорода объединяются в гелий, порождают кучу энергии, которая достигает Земли в виде фотонов и превращается в тепло, которое мы ощущаем. Во время термоядерной реакции высвобождается в несколько раз больше энергии, чем во время классической ядерной реакции деления. Первыми всю прелесть этого процесса ощутили военные взорвав термоядерную бомбу 💥, разрушительная сила которой основывается на таком же синтезе, который происходит на Солнце.

Будущее термоядерной реакции

Термоядерная реакция даёт больше энергии, чем «классическая» реакция деления урана, лежащая в основе ядерной энергетики. Второй плюс в том, что для её проведения необходим тритий и дейтерий — изотопы водорода, а водорода, как мы знаем, на Земле предостаточно. Радиоактивные отходы, получившиеся в результате термоядерной реакции, имеют меньший срок опасности по сравнению с отходами после классической ядерной реакции распада. Звучит круто 👍Почему же тогда мы ещё не используем такой вид добычи энергии повсеместно? На Солнце термоядерные реакции протекают благодаря сочетанию колоссальной температуры и давления. В реакторе невозможно добиться такого давления и его компенсируют огромной температурой в сотни миллионов градусов. Под воздействием такой температуры вещество переходит в состояние плазмы, которую нужно удерживать внутри магнитного поля, так как она сожжёт всё с чем соприкоснётся. И такие условия можно воссоздать! Но это стоит примерно 25 миллиардов долларов за сам реактор и ещё кучу денег за обслуживание его магнитов, вакуумных камер и так далее 💸

Вышло намного дороже, чем существующие ядерные реакторы. Поэтому люди подумали, посмотрели в небо..и придумали, как получать энергию из термоядерной реакции, при этом не затрачивая огромные суммы на создание реакторов. В небе они увидели уже готовый термоядерный реактор, также известный как Солнце🌞 О таком понятии, как солнечная энергия, мы и поговорим в следующий раз!
Сегодня ты узнал про термоядерную реакцию, которая:
—даёт много энергии
—заставляет звёзды светится
—даёт нам тепло от Солнца
—очень дорогая в реализации
—в ближайшем будущем не сможет заменить привычную ядерную
После такого можно и поумничать перед друзьями 🤓

Ещё больше интересного в моём канале. Буду рад твоей подписке!