Термоядерні реакції. Енергія зірок. Керований термоядерний синтез

Оскільки у гелію енергія зв’язку нуклонів у ядрі дуже велика (28.3 МеВ), то є можливість одержувати ядерну енергію, при здійснені таких ядерних реакцій

МеВ,

МеВ. (3.3.3.1)

В обох випадках частинка-снаряд має позитивний заряд. Проникнення такої частинки в ядро-мішень потребує величезної енергії. Температура плазми, в якій можливі подібні реакції, повинна досягати мільйонів градусів. Такі реакції називаються термоядерними.

Термоядерні реакції відбуваються в зірках і є джерелом їх енергії. Некерована термоядерна реакція здійснюється у водневій бомбі, джерелом енергії в якій є вибух ядерної бомби.

Керований термоядерний синтез пов’язаний з надзвичайно великими технічними труднощами, які ряд учених надіються подолати у 21 сторіччі.

Якщо температура зірки в її центральній частині не перевищує 10⁷ К, то імовірно, що в її надрах здійснюється протон-протонний термоядерний цикл

,

,

. (3.3.3.2)

Повний енергетичний вихід такого процесу складає біля

28.3 МеВ. Час, за який відбувається повний протон-протонний цикл складає мільйони років.

На більш гарячих зірках, температура в надрах яких t > 10⁸ К імовірно, що відбувається вуглецево - азотний цикл, або цикл Бете.

,

,

,

,

,

. (3.3.3.3)

Весь цикл Бете відбувається в середньому за 13 мільйонів років. Енергія, яка виділяється при цьому, становить 26.8 МеВ.

Хоч термоядерні реакції на Сонці й зірках приводять до зменшення водню, розрахунки показують, що кількості водню на Сонці вистачить ще на мільярди років.