Phản ứng nhiệt hạch là gì? Năng lượng nhiệt hạch, Năng lượng nhiệt hạch trên trái đất là gì? Để tìm hiểu kĩ hơn về phản ứng nhiệt hạch. Sau đây chúng ta hãy cùng đi tìm hiểu trong bài viết dưới đây.
Xem ngay
Phản ứng nhiệt hạch là gì?
– Phản ứng nhiệt hạch hay còn được gọi là phản ứng tổng hợp hạt nhân, phản ứng hợp hạch. Đây là phản ứng mà 2 hay nhiều hạt nhân nhẹ hợp lại với nhau tạo thành một hạt nhân nặng hơn.
– Phản ứng nhiệt hạch sẽ sản sinh ra một lượng nhiệt lượng khổng lồ. Lượng nhiệt mà nó sinh ra lớn hơn cả phản ứng phân hạch. Song để phản ứng nhiệt hạch có thể xảy ra cần phải có các điều kiện nhất định.
– Trong thực tế các nghiên cứu về phản ứng nhiệt hạch của chúng ta hiện nay chỉ tập chung vào nghiên cứu phản ứng nhiệt hạch các hạt nhân Hidro tự tổng hợp thành hạt nhân He. Sở dĩ như vậy là vì nguồn nhiên liệu Hydro vô tận trong tự nhiên.
Phương trình phản ứng nhiệt hạch trong tự nhiên:
Điều kiện thực hiện phản ứng nhiệt hạch
- Phải biến đổi hỗn hợp nhiên liệu chuyển sang trạng thái plasma tạo bởi các hạt nhân và các electron tự do.
- Phải đưa nhiệt độ của trạng thái plasma lên rất cao (nhiệt độ cao khoảng 100 triệu độ).
- Mật độ hạt nhân trong plasma (n) phải đủ lớn
- Thời gian duy trì trạng thái plasma (small au) ở nhiệt độ cao (100 triệu độ) phải đủ lớn.
Năng lượng nhiệt hạch
– Năng lượng toả ra bởi các phản ứng nhiệt hạch được gọi là năng lượng nhiệt hạch.
– Người ta chủ yếu quan tâm đến các phản ứng trong đó các hạt nhân hiđrô tổng hợp thành hạt nhân hêli.
– Các phép tính cho thấy rằng: Năng lượng tỏa ra khi tổng hợp 1 g heli gấp 10 lần năng lượng tỏa ra khi phân hạch 1 g urani, gấp 85 lần năng lượng tỏa ra khi đốt 1 tấn than.
Phản ứng nhiệt hạch trên trái đất
– Trên Trái Đất, loài người đã tạo ra phản ứng nhiệt hạch khi thử quả bom H và đang nghiên cứu tạo ra phản ứng nhiệt hạch có điều khiển.
Phản ứng nhiệt hạch có điều khiển
Hiện nay, các trung tâm nghiên cứu đều sử dụng đến phản ứng:
+ Phản ứng này dễ thực hiện một cách đơn lẻ như sau: cho triti ở thể khí bay bám vào một tấm đồng; các hạt nhân đơteri được gia tốc đến 2 MeV đập vào tấm bia ấy. Phản ứng nhiệt hạch xảy ra với dấu hiệu là sự phát ra hạt nơtron năng lượng xác định 14,1 MeV.
Đặc điểm của phản ứng nhiệt hạch
– Phản ứng tổng hợp hạt nhân của các nguyên tử nhẹ tạo ra sự phát sáng của các ngôi sao và làm cho bom hydro nổ. Phản ứng tổng hợp hạt nhân của các nhân nặng thì xảy ra trong điều kiện các vụ nổ sao (siêu tân tinh). Phản ứng tổng hợp hạt nhân trong các sao và các chòm sao là quá trình chủ yếu tạo ra các nguyên tố hóa học tự nhiên.
– Nhiên liệu thường dùng trong phản ứng tổng hợp hạt nhân là các đồng vị deuterium và tritium của hydrogen. Các đồng vị này có thể trích lấy dễ dàng từ thành phần nước biển, hoặc tổng hợp không mấy tốn kém từ nguyên tử hydrogen.
– Để làm cho các hạt nhân hợp lại với nhau, cần tốn một nguồn năng lượng rất lớn. Việc cần nhiều năng lượng để khởi động thường đòi hỏi phải nâng nhiệt độ của hệ lên cao trước khi phản ứng xảy ra.
– Năng lượng phóng thích từ phản ứng hạt nhân thường lớn hơn nhiều so với phản ứng hóa học, bởi vì năng lượng kết dính giữ cho các nhân với nhau lớn hơn nhiều so với năng lượng để giữ các electron với nhân.
Ví dụ: Năng lượng để thêm 1 electron vào nhân thì bằng 13.6 eV, nhỏ hơn một phần triệu của 17 MeV giải phóng từ phản ứng D-T (deuterium-tritium, các đồng vị của hidro).
