Ядерный синтез
Ядерный синтез объединяет лёгкие ядра в более тяжёлые продукты. Энергия может выделяться, если продукты имеют большее энергия связи на нуклон, однако положительно заряженные ядра отталкиваются по закон Кулона. Нужны подходящие температура, плотность и заключение, чтобы достаточное число столкновения достигало ядерные расстояния.
Кулоновский барьер
На больших расстояниях доминирует электростатическое отталкивание, а привлекательное сильное взаимодействие становится сильной только на очень малых расстояниях.
Квантовое туннелирование даёт конечная вероятность реакции даже при энергии столкновения ниже классической вершины барьер.
Распределение температуры
Высокая T увеличивает среднюю энергия столкновения и высокоэнергетический хвост распределения.
Скорость слияния зависит от среднего поперечное сечение×скорость по всему распространение, а не от одной характерной энергии.
Результат
Результат: MeV
Д-Т-реакция
²H+³H→⁴He+n+17,6 MeV — стандартный пример. Энергия делится главным образом между альфа и нейтрон согласно сохранение импульса.
Нейтрон не удерживается магнитное поле и переносит значительную энергия в окружающий материал.
Происхождение энергии связи
Энергия термоядерного синтеза не создаётся просто давлением. Q=(m_i−m_f)c², и продукты имеют меньшую общая масса покоя.
Движение лёгких ядра к области Fe–Ni повышенного B/A может быть энергетически выгодным.
Плазма и заключение
При температуры плавления вещество — плазма. Магнитное удержание удерживает заряженные частицы полями, инерционное удержание сжимает топливо на короткое время.
Температура одна недостаточна: плотность и время заключения столь же важны.
Звёзды
В звезды гравитация обеспечивает заключение. Солнце получает энергию в основном через протон-протонная цепочка, а не Лабораторный цикл Д – Т.
Скорость реакции крайне чувствительны к температура, композиция и вероятности туннелирования.
Прирост энергии
Прирост плазмы, целевой прирост и электрическая выгода установки относятся к разным границы системы.
Утверждение о чистая мощность должно явно учитывать вспомогательное отопление и инженерные потери.
Плотность и реакционная скорость
Скорость слияния в плазма зависит не только от T, но и от плотности реагирующих ядра: типичная структура ставка содержит n₁n₂⟨σv⟩.
Разные топливные реакции имеют разные сечения, поэтому одинаковая температура не означает одинаковую производительность слияние.
Разобранный пример
D–T
²H+³H.
Решение
⁴He+n+17,6 MeV.
Туннелирование
Зачем?
Решение
Даёт конечную вероятность пройти Кулоновский барьер.
Q
Почему выделяется энергия?
Решение
Масса остатка продуктов меньше.