Дейтерий-тритиевый синтез

Синтез дейтерия-трития (иногда сокращенно D+T ) — это тип ядерного синтеза , при котором одно дейтерия ядро сливается с одним ядром трития , давая одно ядро гелия , один свободный нейтрон и 17,6 МэВ общей энергии, исходящей как от нейтрона, так и от гелия. . Это самая известная реакция термоядерного синтеза для термоядерных устройств и термоядерного оружия .

Тритий, один из реагентов, необходимых для этого типа синтеза, радиоактивен . В термоядерных реакторах « воспроизводящий бланкет » из лития на стенках реактора размещается , поскольку литий при воздействии энергичных нейтронов производит тритий.

Концепция

При синтезе дейтерия и трития одно дейтерия ядро сливается с одним ядром трития , образуя одно ядро гелия , свободный нейтрон и 17,6 МэВ , что происходит примерно из 0,02 АМЕ . ^{[ 1 ]} Количество полученной энергии описывается соотношением масса-энергия : $E=mc^{2}$ . 80% энергии (14,1 МэВ) становится кинетической энергией нейтрона, движущегося со скоростью 1/6 скорости света .

Разница масс между D+T и нейтроном+ ⁴Он описывается полуэмпирической формулой массы , описывающей связь между дефектами массы и энергией связи в ядре.

Открытие

Доказательства реакции D+T были впервые обнаружены в Мичиганском университете в 1938 году Артуром Дж. Рулигом . ^{[ 2 ]}^{[ нужен неосновной источник ]} Его эксперимент обнаружил следы нейтронов с энергией более 15 МэВ во вторичных реакциях трития, созданных в $^{2}$ ЧАС $(d,p)^{3}$ H-реакции падающего пучка дейтронов с энергией 0,5 МэВ на мишень из тяжелой фосфорной кислоты , D $_{3}$ PO $_{4}$ . До недавнего времени это открытие оставалось непризнанным. ^{[ 3 ]}

Поиск реагентов

Примерно 1 из каждых 5000 атомов водорода в морской воде составляет дейтерий , поэтому его легко получить. ^{[ 1 ]}^{[ 4 ]}

Тритий , однако, является радиоактивным изотопом , и его трудно получить естественным путем. Этого можно обойти, подвергая более доступный литий энергичным нейтронам, в результате чего образуются ядра трития. ^{[ 1 ]}^{[ 4 ]} Кроме того, сама реакция дейтерия с тритием испускает свободный нейтрон, который можно использовать для бомбардировки лития. ^{[ 5 ]} «Размножающийся бланкет», состоящий из лития, часто размещается вдоль стенок термоядерных реакторов , так что свободные нейтроны, образующиеся во время синтеза дейтерия и трития, вступают в реакцию с ним, образуя больше трития. ^{[ 6 ]}^{[ 7 ]} Этот процесс называется тритиевым размножением .

Использование в термоядерных реакторах

планируется использовать дейтерий-тритиевый синтез В ИТЭР . ^{[ 6 ]} а также многие другие предложенные термоядерные реакторы. Он дает множество преимуществ перед другими видами термоядерного синтеза, так как имеет относительно низкую минимальную температуру — 100 миллионов градусов Цельсия . ^{[ 8 ]}

Библиография

См. также

Ссылки

^ Перейти обратно: ^а ^б ^с «Ядерный синтез» . Государственный университет Джорджии . Проверено 29 января 2021 г.
^ Рулиг, Артур (15 августа 1938 г.). «Поиск гамма-лучей дейтрон-дейтронной реакции» . Физ. Преподобный . 54 (4): 308. doi : 10.1103/PhysRev.54.308 . Проверено 6 февраля 2024 г.
^ Пэрис, Марк В.; Чедвик, Марк Б. (01 октября 2023 г.). «Утерянная деталь в истории синтеза DT» . Физика сегодня . 76 (10): 10–11. дои : 10.1063/PT.3.5317 . ISSN 0031-9228 .
^ Перейти обратно: ^а ^б Ланктот, Мэтью. «Министерство энергетики объясняет... топливо дейтерий-тритиевого термоядерного реактора» . Министерство энергетики . Проверено 12 апреля 2021 г.
^ Коули, Стив . «Введение в Fusion, часть I». (PDF) . СУЛИ . Проверено 30 января 2021 г.
^ Перейти обратно: ^а ^б «Подпитка реакции термоядерного синтеза» . ИТЭР . Проверено 12 февраля 2021 г.
^ «Тритий: сложное топливо для термоядерного синтеза» . ЕВРОФьюжн . 8 ноября 2017 г. Проверено 16 февраля 2021 г.
^ Шнайдер, Урсула (1 августа 2001 г.). «Термоядерный синтез: энергия будущего» . Международное агентство по атомной энергии . Проверено 13 февраля 2021 г.

[gsu-1] Перейти обратно: ^а ^б ^с «Ядерный синтез» . Государственный университет Джорджии . Проверено 29 января 2021 г.

[ruhlig-2] Рулиг, Артур (15 августа 1938 г.). «Поиск гамма-лучей дейтрон-дейтронной реакции» . Физ. Преподобный . 54 (4): 308. doi : 10.1103/PhysRev.54.308 . Проверено 6 февраля 2024 г.

[paris-3] Пэрис, Марк В.; Чедвик, Марк Б. (01 октября 2023 г.). «Утерянная деталь в истории синтеза DT» . Физика сегодня . 76 (10): 10–11. дои : 10.1063/PT.3.5317 . ISSN 0031-9228 .

[doe-4] Перейти обратно: ^а ^б Ланктот, Мэтью. «Министерство энергетики объясняет... топливо дейтерий-тритиевого термоядерного реактора» . Министерство энергетики . Проверено 12 апреля 2021 г.

[5] Коули, Стив . «Введение в Fusion, часть I». (PDF) . СУЛИ . Проверено 30 января 2021 г.

[iter-6] Перейти обратно: ^а ^б «Подпитка реакции термоядерного синтеза» . ИТЭР . Проверено 12 февраля 2021 г.

[eurofusion-7] «Тритий: сложное топливо для термоядерного синтеза» . ЕВРОФьюжн . 8 ноября 2017 г. Проверено 16 февраля 2021 г.

[iaea-8] Шнайдер, Урсула (1 августа 2001 г.). «Термоядерный синтез: энергия будущего» . Международное агентство по атомной энергии . Проверено 13 февраля 2021 г.

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]