Η πυρηνική σύντηξη είναι η συγχώνευση δύο ελαφρύτερων πυρήνων για να σχηματιστεί ένας μεγαλύτερος πυρήνας με κάποια απελευθέρωση ενέργειας. Ας συζητήσουμε την αρχή της πυρηνικής σύντηξης.
Η πυρηνική σύντηξη ξεκινά όταν δύο ελαφρύτεροι πυρήνες που χωρίζονται από μια ορισμένη απόσταση πλησιάζουν ο ένας τον άλλον με υψηλή ταχύτητα για να υπερνικήσουν την ηλεκτροστατική απώθηση μεταξύ τους. Σε πολύ μικρή απόσταση, δύο πυρήνες βιώνουν μια ισχυρή πυρηνική δύναμη που τους αναγκάζει να συγχωνευθούν σε έναν ενιαίο βαρύ πυρήνα.
Ένας ελαφρύτερος πυρήνας αποτελείται από πρωτόνια. Έτσι, θα υπάρχει μόνο απώθηση μεταξύ τους, οπότε ο συνδυασμός τους είναι πιο δύσκολος. Και οι δύο πυρήνες βιώνουν μια ισχυρή πυρηνική δύναμη σε μικρή απόσταση που συνδυάζει δύο ελαφρύτερους πυρήνες σε έναν. Σε αυτή την ανάρτηση, θα μάθουμε μερικά περισσότερα στοιχεία για την πυρηνική σύντηξη.
Πότε αρχίζει η πυρηνική σύντηξη στη ζωή ενός αστεριού;
Τα αστέρια αποτελούνται από υδρογόνο και ήλιο, τα οποία είναι τα ελαφρύτερα στοιχεία. Τώρα, ας δούμε την ικεσία της πυρηνικής σύντηξης στα αστέρια.
Η πυρηνική σύντηξη στα αστέρια ξεκινά όταν είναι αρκετά ζεστό για να ξεπεράσει το φράγμα κουλόμπ μεταξύ των στοιχείων. Τα άτομα υδρογόνου στο αστέρι συγκρούονται μεταξύ τους για να παράγουν μεγάλη ποσότητα θερμότητας. Αυτή η διαδικασία συνεχίζεται μέχρι η θερμοκρασία να φτάσει τους 15000000°C.
Σε πολύ υψηλές θερμοκρασίες, το υδρογόνο συντήκεται για να σχηματίσει δευτέριο. Τα μόρια του δευτερίου υφίστανται περαιτέρω πυρηνική σύντηξη για να σχηματίσουν ήλιο. Το ήλιο, που σχηματίστηκε έτσι από την πυρηνική αντίδραση, είναι η κύρια πηγή ενέργειας του άστρου.
Πού ξεκινά η σύντηξη στον κύκλο ζωής ενός αστεριού;
Η ζωή ενός αστεριού ξεκινά ως ένα απλό αέριο υδρογόνο μέσα σε ένα νεφέλωμα που ενώνεται από τη βαρύτητα του. Ας δούμε πού το αντίδραση σύντηξης εμφανίζεται στο αστέρι.
Η πυρηνική σύντηξη ξεκινά στον πυρήνα του πρωτοάστρου, το αρχικό στάδιο ενός άστρου. Το αέριο υδρογόνο σε ένα νεφέλωμα περιστρέφεται πολύ γρήγορα και θερμαίνεται για να γίνει πρωτοαστέρας. Όταν ο πρωτοαστέρας φτάσει σε ένα εκατομμύριο βαθμούς θερμοκρασίας, η σύντηξη του αερίου υδρογόνου για να δώσει έναν τεράστιο πυρήνα ξεκινά στον πυρήνα ή στο κέντρο του.
Προϋποθέσεις πυρηνικής σύντηξης
Η πυρηνική σύντηξη επιτυγχάνεται με τον περιορισμό των δύο ελαφρύτερων στοιχείων. Ορισμένες προϋποθέσεις πρέπει να πληρούνται πλήρως για να περιοριστεί το στοιχείο. Ενημερώστε μας την προϋπόθεση που απαιτείται για τη σύντηξη.
- Υψηλή θερμοκρασία – μια πολύ υψηλή θερμοκρασία επιτρέπει στους ελαφρύτερους πυρήνες να ξεπεράσουν την ηλεκτρική απώθηση που ασκείται μεταξύ των πρωτονίων.
- Υψηλή πίεση – η υψηλή πίεση συμπιέζει δύο πυρήνες μεταξύ τους. Πρέπει να είναι εντός της περιοχής 10-15 m για να τα λιώσω. Το έντονο μαγνητικό πεδίο χρησιμοποιείται γενικά για τη δημιουργία υψηλής πίεσης στο εργαστήριο.
- Επαρκής πυκνότητα – Σε υψηλές θερμοκρασίες, ο πυρήνας που πρόκειται να συντηχθεί υπάρχει στην κατάσταση πλάσματος. Η πυκνότητα πρέπει να είναι υψηλή στην κατάσταση πλάσματος για να διασφαλιστεί η σύγκρουση μεταξύ δύο πυρήνων.
- Χρόνος περιορισμού – ένα ουσιαστικό κριτήριο για την εμφάνιση πυρηνικής σύντηξης είναι ο χρόνος περιορισμού. Το χρονικό διάστημα που διατηρεί το πλάσμα εντός του καθορισμένου όγκου ανάλογα με τη θερμοκρασία και την πυκνότητα για να διασφαλιστεί η πυρηνική σύντηξη.
Σε ποιο στάδιο ξεκινά η πυρηνική σύντηξη;
Η πυρηνική σύντηξη δεν συμβαίνει φυσικά και η ύλη δεν διατηρείται καθώς κάποια μάζα των συντηγμένων πυρήνων απελευθερώνεται ως ενέργεια. Ας επικεντρωθούμε στο αρχικό στάδιο της πυρηνικής σύντηξης.
Η πυρηνική σύντηξη ξεκινά όταν το πρωτόνιο των δύο ατομικών πυρήνων που βρίσκονται ο ένας απέναντι στον άλλο θερμαίνεται σε υψηλή θερμοκρασία και κινείται με υψηλή ταχύτητα για να συγκρουστεί για να σχηματίσει τον βαρύτερο πυρήνα. Ο νεοσχηματισμένος πυρήνας τείνει πάλι να κινηθεί προς το τρίτο πρωτόνιο για να συγχωνευθεί με την απελευθέρωση ενέργειας.
Θερμοκρασία που απαιτείται για την πυρηνική σύντηξη
Η θερμοκρασία είναι η κινητική ενέργεια που απαιτείται για τη σύντηξη των πυρήνων σχετίζεται με τη θερμοκρασία. Πείτε μας ποια θερμοκρασία απαιτείται για τη σύντηξη.
Η θερμοκρασία που απαιτείται για την πυρηνική σύντηξη είναι τουλάχιστον 100 εκατομμύρια βαθμοί Κελσίου. Η ελάχιστη θερμοκρασία των 107 K είναι απαραίτητη για την έναρξη της πυρηνικής σύντηξης. Η κινητική ενέργεια των πυρήνων αυξάνεται με τη θερμοκρασία. Έτσι, ξεπερνούν την απώθηση και προκαλούν σύντηξη.
Πώς ξεκινά η πυρηνική σύντηξη;
Το υδρογόνο και το ήλιο είναι τα δύο στοιχεία που προτιμώνται για την πυρηνική σύντηξη. Ας επικεντρωθούμε στο γεγονός ότι ενθαρρύνει την πυρηνική σύντηξη.
Η πυρηνική σύντηξη ξεκινά με θέρμανση αερίου υδρογόνου. Το αέριο υδρογόνο μετατρέπεται σε πλάσμα με την αύξηση της θερμοκρασίας. Το πρωτόνιο αποκτά μέγιστη κινητική ενέργεια στην κατάσταση πλάσματος και είναι έτοιμο να συνθέσει ένα άλλο πρωτόνιο. Έτσι, η ελκτική πυρηνική δύναμη μεταξύ τους θα αντισταθμίσει την ηλεκτρική απώθηση.
Πότε τελειώνει η πυρηνική σύντηξη;
Η πυρηνική σύντηξη είναι μια εξώθερμη αντίδραση που απελευθερώνει μια τεράστια ποσότητα ενέργειας με τη μορφή θερμότητας. Τώρα, ας επικεντρωθούμε στο πώς μπορεί να καθυστερήσει η πυρηνική σύντηξη.
Η πυρηνική σύντηξη είναι ουσιαστικά ένας απεριόριστος ενεργειακός πόρος. θα διαρκέσει έως ότου δεν υπάρχει διαθέσιμο πρωτόνιο για να προκαλέσει περαιτέρω αντίδραση. Εάν η θερμοκρασία μειωθεί, φυσικά, το πλάσμα θα τερματιστεί, προκαλώντας το τέλος της πυρηνικής σύντηξης, επειδή η πυρηνική σύντηξη είναι δυνατή μόνο στην κατάσταση πλάσματος της ύλης.
Συμπέρασμα
Ας ολοκληρώσουμε αυτήν την ανάρτηση δηλώνοντας ότι η πυρηνική σύντηξη είναι ο λόγος ύπαρξης του ήλιου. Η πυρηνική σύντηξη συμβαίνει στον ήλιο κάθε δευτερόλεπτο, με αποτέλεσμα να λάμπουν. Θεωρούμε λοιπόν την πυρηνική σύντηξη ως την κύρια πηγή ανανεώσιμης ενέργειας. Είναι δύσκολο να επιτευχθεί πυρηνική σύντηξη στο εργαστήριο, καθώς είναι εξαιρετικά αδύνατο να δημιουργηθούν υψηλές θερμοκρασίες.
