ЯДЕРНАЯ ЭНЕРГИЯ
Nuclear energy
Зависимость удельной энергии связи ε = W/A от массового
числа А. |
Ядерная энергия
– это энергия, освобождающаяся в результате внутренней перестройки атомных
ядер. Ядерную энергию можно получить в ядерных реакциях или радиоактивном
распаде ядер. Основные источники ядерной энергии – реакции деления тяжёлых
ядер и синтеза (соединения) лёгких ядер. Последний процесс называют также
термоядерными реакциями.
Возникновение этих двух главных источников ядерной энергии можно
пояснить, рассматривая зависимость удельной энергии связи ядра от массового
числа А (количества нуклонов в ядре). Удельная энергия связи ε
показывает, какую в среднем энергию необходимо сообщить отдельному нуклону,
чтобы все нуклоны были освобождены из данного ядра. Удельная энергия связи
максимальна (≈ 8.7 МэВ) для ядер
в районе железа (А = 50 – 60) и уменьшается – резко при переходе к лёгким
ядра, состоящим из малого числа нуклонов, и плавно при переходе к тяжёлым
ядрам с
А > 200. Благодаря такой зависимости ε от А возникает два вышеупомянутых
способа получения ядерной энергии: 1) за счёт деления тяжёлого ядра на два
более лёгких, и
2) за счёт соединения (синтеза) двух лёгких ядер и превращения их в одно
более тяжёлое. В обоих процессах совершается переход к ядрам, в которых
нуклоны связаны сильнее, и часть ядерной энергии связи освобождается.
Первый способ получения энергии используется в ядерном реакторе
и атомной бомбе, второй – в разрабатываемом термоядерном реакторе и термоядерной
(водородной) бомбе. Термоядерные реакции также являются источником энергии
звёзд.
Обсуждаемые два способа получения энергии являются рекордными
с точки зрения энергии, приходящейся на единицу массы топлива. Так при полном
делении 1 грамма урана выделяется энергия около 1011 Дж, т.е.
примерно та же, что при взрыве 20 кг тринитротолуола (тротила). Таким образом,
ядерное горючее эффективнее химического в 107 раз.
См. также
|