Термоядерные реакции

Ядерные реакции, в которых из лёгких ядер образуются более тяжёлые ядра, называются реакциями термоядерного синтеза (термоядерными реакциями). При синтезе суммарная масса исходных ядер, превышает массу образовавшегося ядра, в результате этого выделяется энергия. Например, ядра дейтерия D () при слиянии образуют ядро гелия. Расчёты показывают, что два грамма дейтерия выделяют 10¹³ Дж энергии. Для того чтобы произошла термоядерная реакция надо положительно заряженные ядра сблизить настоль малые расстояния, чтобы между ними возникли ядерные силы. Для преодоления кулоновского отталкивания ядер вещество надо нагреть до температуры 10⁷ — 10⁸ К. В водородной бомбе высокая температура достигается за счёт взрыва атомной бомбы, при котором получается температура порядка 70 млн. градусов. Взрыв водородной бомбы представляет собой неуправляемую термоядерную реакцию. Реакция термоядерного синтеза не взрывного характера осуществлена природой на Солнце и звёздах, где достигается температура в миллионы градусов. Человечеству необходима управляемая термоядерная реакция, т.е. реакция, в ходе которой энергию можно было бы отбирать в нужном количестве в нужное время.

Для осуществления управляемой термоядерной реакции нужно создать высокотемпературную плазму, которую надо ещё удержать. Частицы, обладая колоссальной кинетической энергией, стремятся сразу же разлететься, а в природе нет такого материала, который бы выдерживал миллионы градусов. Для удержания плазмы физики предположили два пути решения этой задачи. Первый путь заключается в удержании плазмы с помощью магнитного поля. Если на газоразрядную трубку наложить магнитное поле, совпадающее по направлению с электрическим полем, то в такой трубке возникает плазменный шнур. Заряженные частицы плазмы под действием силы Лоренца будут описывать спиральные траектории вокруг магнитных силовых линий. Чем сильнее магнитное поле, тем меньше радиус плазменного шнура. Сила, которая действует на движущиеся заряженные частицы, со стороны магнитного поля и есть причина образования шнура, не соприкасающегося со стенами газоразрядной трубки; плазма как бы висит в вакууме. Второе направление — это создание управляемого термоядерного синтеза с помощью лазерного излучения. Самые мощные лазеры могут разогреть вещество с помощью короткого импульса до температуры 60 млн. град. Поэтому появилась возможность осуществить термоядерную реакцию в виде микровзрыва, даже без использования удерживающего плазму магнитного поля, так как реакция протекает быстро, и дейтерий с тритием не успевают разлететься. В этом случае технически реакция осуществляется воздействием мощного лазерного импульса на твёрдую замороженную таблетку из дейтерия и трития.